トウモロコシの細胞壁の表現型可塑性茶色のミッドリブ変異体は、リグニン組成によって制限されています

疎水性細胞壁ポリマーリグニンは、特殊な細胞に堆積して、水に対して不浸透性にし、陰圧または重力が発生するにつれて細胞の崩壊を防ぎます。異なる種の間で存在するリグニンサブユニット組成の変動、および同じ種内の異なる組織の間では、リグニンサブユニット組成がその正確な機能によって異なることを示唆しています。リグニンサブユニットの組成と毛づくろい組織の物理化学的特性との関係をよりよく理解するために、ほぼアイソジェニックブラウンMIDRIB2（BM2）、BM4、BM2-BM4、およびBM1-BM2-BM4の詳細な分析を実施しました。トウモロコシの変異体。この調査は、BM2-BM4二重変異体が大幅に短く、十分に水をまく場合でも干ばつ症状を示し、しばしば生殖臓器を発症しないのに対し、個々のBM単一変異体の表現型とBM2以外の二重変異体の組み合わせが発生しないという事実によって動機付けられました。-BM4は、野生型コントロールと微妙に異なります。詳細な細胞壁の組成分析により、野生型コントロールと比較してBM2、BM4、およびBM2-BM4変異体のKlason Lignin含有量の中rib特異的還元が明らかになり、Guaiacyl（G） - およびsyringyl（S）-Residuesの両方の減少が明らかになりました。セルロース含有量は変わりませんでしたが、リグニン含有量の減少は、半細胞質多糖の増加によって補償されました。組成データで実行された線形判別分析は、BM2およびBM4変異が一般的な細胞壁の生合成ステップで互いに独立して作用することを示しました。Midrib切片の走査型電子顕微鏡写真の定量的分析後、細胞壁の化学組成の変動は、木部血管表面積とではなく、強膜細胞壁の厚さと相関することが示されました。BM1-BM2-BM4およびBM2-BM3-BM4変異体は、トリプル変異体BM1-BM2-BM3およびBM1-とは異なり、成熟植物に発生しなかったため、BM2-BM4二重変異体は細胞壁組成における表現型可塑性の限界を表します。BM3-BM4。

The hydrophobic cell wall polymer lignin is deposited in specialized cells to make them impermeable to water and prevent cell collapse as negative pressure or gravitational force is exerted. The variation in lignin subunit composition that exists among different species, and among different tissues within the same species suggests that lignin subunit composition varies depending on its precise function. In order to gain a better understanding of the relationship between lignin subunit composition and the physico-chemical properties of lignified tissues, detailed analyses were performed of near-isogenic brown midrib2 (bm2), bm4, bm2-bm4, and bm1-bm2-bm4 mutants of maize. This investigation was motivated by the fact that the bm2-bm4 double mutant is substantially shorter, displays drought symptoms even when well watered, and will often not develop reproductive organs, whereas the phenotypes of the individual bm single mutants and double mutant combinations other than bm2-bm4 are only subtly different from the wild-type control. Detailed cell wall compositional analyses revealed midrib-specific reductions in Klason lignin content in the bm2, bm4, and bm2-bm4 mutants relative to the wild-type control, with reductions in both guaiacyl (G)- and syringyl (S)-residues. The cellulose content was not different, but the reduction in lignin content was compensated by an increase in hemicellulosic polysaccharides. Linear discriminant analysis performed on the compositional data indicated that the bm2 and bm4 mutations act independently of each other on common cell wall biosynthetic steps. After quantitative analysis of scanning electron micrographs of midrib sections, the variation in chemical composition of the cell walls was shown to be correlated with the thickness of the sclerenchyma cell walls, but not with xylem vessel surface area. The bm2-bm4 double mutant represents the limit of phenotypic plasticity in cell wall composition, as the bm1-bm2-bm4 and bm2-bm3-bm4 mutants did not develop into mature plants, unlike the triple mutants bm1-bm2-bm3 and bm1-bm3-bm4.