シロイヌナズナの根系アーキテクチャに対する合成ストリゴラクトンアナログGR24の生理学的効果：ストリゴラクトンの別の地下の役割？

この研究では、根アーキテクチャの形成における最近特定されたクラスの植物ホルモンであるストリゴラクトンの役割に対処しました。ストリゴラクトン欠損および非感受性シロイヌナズナ（シロイヌナズナ型）植物の一次根の長さは、野生型植物の長さよりも短かった。これには、メリステム細胞数の減少が伴い、ストライゴラクトン非感受性変異体を除くすべての遺伝子型に合成ストリゴラクトンアナログGR24の適用によって救助される可能性があります。GR24処理により、遷移ゾーンの細胞は細胞長の徐々に増加し、曖昧な遷移点と遷移ゾーンサイズの増加をもたらしました。PIN1/3/7グリーン蛍光タンパク質強度は、原発性根先端の核組織の蛍光タンパク質強度が減少しましたが、コルメラのPIN3グリーン蛍光タンパク質強度は影響を受けませんでした。リン酸塩が十分に不十分な条件中、根へのGR24の適用は、横方向の根の原始発達と横方向の根形成電位を抑制し、外側根密度の低下につながりました。さらに、葉組織のオーキシンレベルが低下しました。ナフチル酢酸の外因性散布によりオーキシンレベルが増加すると、GR24アプリケーションは代わりに横方向の根の発達に刺激効果がありました。同様に、リン酸塩制限条件下では、野生型植物に存在する内因性ストリゴラクトンは、ストリゴラクトン欠損変異体と比較した場合、外側根原始のより急速な伸長を刺激しました。これらの結果は、ストリゴラクトンが局所オーキシンレベルを調節できること、およびストリゴラクトン作用の正味の結果が植物のオーキシン状態に依存していることを示唆しています。緊密にバランスのとれたオーキシン - ストリゴラクトン相互作用が、植物の根と順の比率の調節のメカニズムの基礎であると仮定しています。

In this study, the role of the recently identified class of phytohormones, strigolactones, in shaping root architecture was addressed. Primary root lengths of strigolactone-deficient and -insensitive Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) plants were shorter than those of wild-type plants. This was accompanied by a reduction in meristem cell number, which could be rescued by application of the synthetic strigolactone analog GR24 in all genotypes except in the strigolactone-insensitive mutant. Upon GR24 treatment, cells in the transition zone showed a gradual increase in cell length, resulting in a vague transition point and an increase in transition zone size. PIN1/3/7-green fluorescent protein intensities in provascular tissue of the primary root tip were decreased, whereas PIN3-green fluorescent protein intensity in the columella was not affected. During phosphate-sufficient conditions, GR24 application to the roots suppressed lateral root primordial development and lateral root forming potential, leading to a reduction in lateral root density. Moreover, auxin levels in leaf tissue were reduced. When auxin levels were increased by exogenous application of naphthylacetic acid, GR24 application had a stimulatory effect on lateral root development instead. Similarly, under phosphate-limiting conditions, endogenous strigolactones present in wild-type plants stimulated a more rapid outgrowth of lateral root primordia when compared with strigolactone-deficient mutants. These results suggest that strigolactones are able to modulate local auxin levels and that the net result of strigolactone action is dependent on the auxin status of the plant. We postulate that the tightly balanced auxin-strigolactone interaction is the basis for the mechanism of the regulation of the plants' root-to-shoot ratio.