シロイヌナズナのイネフィトクロームA：赤と遠赤の光の下でのN末端の役割

フィトクロム（PHY）AおよびPHYB光受容体は、植物の3つの光生物学的応答モードを媒介します。PHYAは非常に低い流出応答（VLFR）を仲介することができますが、高照度応答（HIR）、そしてある程度低いフルエンス応答（LFR）、PHYBおよびその他のタイプIIフィトクロムはLFRのみを媒介します。シロイヌナズナphyaまたはPhyb機能を補完するイネPhyaがどのレベルであるかを調査し、PhyaのN末端の最初の20アミノ酸におけるセリン残基の役割を評価するために、PHYBのVLFR、LFR、およびHIR応答を調べました。イネPhya cDNAまたは最初の10個のセリン残基がアラニン（Phya SA）に変異した変異稲作cDNAで形質転換されたPhyaphyb変異植物。内因性PHYBなしで変異体を利用することで、イネPhyaによって感知された赤色光由来の応答の評価が可能になりました。要約すると、WTイネPHYAは、FRのパルスまたは連続R光のパルスの阻害、開花および葉の膨張の誘導などのVLFRおよびLFR応答を補完することができましたが、PHYA SAはHIR応答に対してより特異的でした（例えば、ヒトコチル酸酸性の阻害阻害連続的な遠赤色光の下での伸長とアントシアニンの蓄積）。N末端セリンは、PHYA SA変異体ではもはやリン酸化できないため、これは異なるPHYA依存反応を識別するリン酸化の役割を示唆しています。シロイヌナズナで発現したイネPhyaの有効性は、分析された植物の発達時代と生理学的反応に依存しており、植物型シグナル伝達の段階に依存する下流の調節を示唆しています。

The phytochrome (phy)A and phyB photoreceptors mediate three photobiological response modes in plants; whereas phyA can mediate the very-low-fluence response (VLFR), the high-irradiance response (HIR) and, to some extent, the low fluence response (LFR), phyB and other type II phytochromes only mediate the LFR. To investigate to what level a rice phyA can complement for Arabidopsis phyA or phyB function and to evaluate the role of the serine residues in the first 20 amino acids of the N-terminus of phyA, we examined VLFR, LFR, and HIR responses in phyB and phyAphyB mutant plants transformed with rice PHYA cDNA or a mutant rice PHYA cDNA in which the first 10 serine residues were mutated to alanines (phyA SA). Utilizing mutants without endogenous phyB allowed the evaluation of red-light-derived responses sensed by the rice phyA. In summary, the WT rice phyA could complement VLFR and LFR responses such as inhibition of hypocotyl elongation under pulses of FR or continuous R light, induction of flowering and leaf expansion, whereas the phyA SA was more specific for HIR responses (e.g. inhibition of hypocotyl elongation and anthocyanin accumulation under continuous far-red light). As the N-terminal serines can no longer be phosphorylated in the phyA SA mutant, this suggests a role for phosphorylation discriminating between the different phyA-dependent responses. The efficacy of the rice phyA expressed in Arabidopsis was dependent upon the developmental age of the plants analyzed and on the physiological response, suggesting a stage-dependent downstream modulation of phytochrome signaling.