高空間分解能でオーキシンの応答と分布をマップするための新しいセンサー

オーキシンは重要な植物の形態形成信号ですが、開発中の分布とシグナル伝達を動的に分析するためのツールはまだ制限されています。オーキシンの知覚は、AUX/IAAリプレッサータンパク質の分解を直接引き起こします。ここでは、モデル植物シロイヌナズナで設計されたDii-venusと呼ばれる新しいAUX/IAAベースのオーキシンシグナル伝達センサーについて説明します。黄色の蛍光タンパク質の金星の高速成熟型は、aux/IAAオーキシン相互作用ドメイン（ドメインII; DIIと呼ばれる）に融合し、構成的プロモーターの下で発現しました。最初に、Dii-venusの存在量がオーキシン、そのTIR1/AFBSの共受容体およびプロテアソーム活性に依存していることを示しています。次に、Dii-Venusが異なる組織の細胞分解能で相対的なオーキシン分布のマップを提供することを実証します。Dii-venusはオーキシンに応答して急速に分解され、2つの発達反応中に細胞オーキシン分布の動的変化を視覚化するために使用しました。シュート頂点での根の重力反応と横方向臓器生産です。我々の結果は、Dii-venusなどの応答入力センサーを開発することの価値を示しており、植物の成長と発達中のホルモンの分布と反応に関する高解像度の時空間的情報を提供します。

Auxin is a key plant morphogenetic signal but tools to analyse dynamically its distribution and signalling during development are still limited. Auxin perception directly triggers the degradation of Aux/IAA repressor proteins. Here we describe a novel Aux/IAA-based auxin signalling sensor termed DII-VENUS that was engineered in the model plant Arabidopsis thaliana. The VENUS fast maturing form of yellow fluorescent protein was fused in-frame to the Aux/IAA auxin-interaction domain (termed domain II; DII) and expressed under a constitutive promoter. We initially show that DII-VENUS abundance is dependent on auxin, its TIR1/AFBs co-receptors and proteasome activities. Next, we demonstrate that DII-VENUS provides a map of relative auxin distribution at cellular resolution in different tissues. DII-VENUS is also rapidly degraded in response to auxin and we used it to visualize dynamic changes in cellular auxin distribution successfully during two developmental responses, the root gravitropic response and lateral organ production at the shoot apex. Our results illustrate the value of developing response input sensors such as DII-VENUS to provide high-resolution spatio-temporal information about hormone distribution and response during plant growth and development.