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Plant physiology2010Oct01Vol.154issue(2)

色合いの回避中のシロイヌナズナの光品質媒介葉柄伸長には、キシログルカンエンドトランスグルコシラーゼ/ヒドロラーゼによる細胞壁の修飾が含まれます。

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文献タイプ:
  • Journal Article
  • Research Support, Non-U.S. Gov't
概要
Abstract

一部の植物は、急速なシュートの伸びを介して日陰の状態を避けることができ、したがって、天蓋の明るい領域に成長します。したがって、この伸長応答を促進する細胞壁変更メカニズムは、日陰回避中の重要な調節点です。2つの主要な細胞壁変化タンパク質ファミリーは、エクスパンシンとキシログルカンエンドトランスグルコシラーゼ/ヒドロラーゼ(XTHS)です。日陰回避中のこれらのタンパク質の役割は、シロイヌナズナ(シロイヌナズナ)で研究されました。2つの色合いのキュー、低赤から遠赤色の光(隣接の近接性を暗示する)と緑色の色合い(密な天蓋条件を模倣する)に応じて、シロイヌナズナは古典的な色合いの回避機能を示しました:葉柄の伸長と葉の低整形術。緑色の日陰で処理された葉柄におけるアポプラスティックプロトンフラックスの測定により、白色光コントロールとは異なり、数分以内にアポプラストへのプロトンの急速な流出が明らかになりました。このアポプラスト酸性化は、おそらく、エキスパンシンやXTHSなどの細胞壁変化タンパク質の最適な活性に必要な酸性pHを提供します。酸誘発性の伸長、エクスパンテン酸感受性、および抽出可能なエクスパンテイン活性は、白い光および日陰で処理された植物の葉柄で類似していた。しかし、Xth活性は、日陰治療にさらされた葉柄が高かった。5つのXth遺伝子(XTH9、-15、-16、-17、および-19)は低赤から遠赤色の光条件によって正に調節され、後者の4つとXTH22は緑色の日陰に応答しても有意なアップレギュレーションを示しました。一貫して、これらのXTH遺伝子のうち2つのノックアウト変異体は、これらの光信号に対する日陰回避応答を減少または欠落していました。これらの結果は、日陰回避中の重要な調節点として細胞壁を指します。

一部の植物は、急速なシュートの伸びを介して日陰の状態を避けることができ、したがって、天蓋の明るい領域に成長します。したがって、この伸長応答を促進する細胞壁変更メカニズムは、日陰回避中の重要な調節点です。2つの主要な細胞壁変化タンパク質ファミリーは、エクスパンシンとキシログルカンエンドトランスグルコシラーゼ/ヒドロラーゼ(XTHS)です。日陰回避中のこれらのタンパク質の役割は、シロイヌナズナ(シロイヌナズナ)で研究されました。2つの色合いのキュー、低赤から遠赤色の光(隣接の近接性を暗示する)と緑色の色合い(密な天蓋条件を模倣する)に応じて、シロイヌナズナは古典的な色合いの回避機能を示しました:葉柄の伸長と葉の低整形術。緑色の日陰で処理された葉柄におけるアポプラスティックプロトンフラックスの測定により、白色光コントロールとは異なり、数分以内にアポプラストへのプロトンの急速な流出が明らかになりました。このアポプラスト酸性化は、おそらく、エキスパンシンやXTHSなどの細胞壁変化タンパク質の最適な活性に必要な酸性pHを提供します。酸誘発性の伸長、エクスパンテン酸感受性、および抽出可能なエクスパンテイン活性は、白い光および日陰で処理された植物の葉柄で類似していた。しかし、Xth活性は、日陰治療にさらされた葉柄が高かった。5つのXth遺伝子(XTH9、-15、-16、-17、および-19)は低赤から遠赤色の光条件によって正に調節され、後者の4つとXTH22は緑色の日陰に応答しても有意なアップレギュレーションを示しました。一貫して、これらのXTH遺伝子のうち2つのノックアウト変異体は、これらの光信号に対する日陰回避応答を減少または欠落していました。これらの結果は、日陰回避中の重要な調節点として細胞壁を指します。

Some plants can avoid shaded conditions via rapid shoot elongation, thus growing into better lit areas in a canopy. Cell wall-modifying mechanisms promoting this elongation response, therefore, are important regulatory points during shade avoidance. Two major cell wall-modifying protein families are expansins and xyloglucan endotransglucosylase/hydrolases (XTHs). The role of these proteins during shade avoidance was studied in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). In response to two shade cues, low red to far-red light (implying neighbor proximity) and green shade (mimicking dense canopy conditions), Arabidopsis showed classic shade avoidance features: petiole elongation and leaf hyponasty. Measurement of the apoplastic proton flux in green shade-treated petioles revealed a rapid efflux of protons into the apoplast within minutes, unlike white light controls. This apoplastic acidification probably provides the acidic pH required for the optimal activity of cell wall-modifying proteins like expansins and XTHs. Acid-induced extension, expansin susceptibility, and extractable expansin activity were similar in petioles from white light- and shade-treated plants. XTH activity, however, was high in petioles exposed to shade treatments. Five XTH genes (XTH9, -15, -16, -17, and -19) were positively regulated by low red to far-red light conditions, while the latter four and XTH22 showed a significant up-regulation also in response to green shade. Consistently, knockout mutants for two of these XTH genes also had reduced or absent shade avoidance responses to these light signals. These results point toward the cell wall as a vital regulatory point during shade avoidance.

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