シロイヌナズナのルテイン生合成とプロラメラー体形成の調節

カロテノイドは、葉緑体の光合成機能にとって重要であり、暗く成長した（エチオレオド）苗のエチオプラストにおけるプロラメラー体の形成に不可欠です。また、両方のタイプの色素体の植物ホルモンの前駆体でもあります。ルテインは、両方の色素体に見られる最も豊富なカロテノイドの1つです。この研究では、ルテイン生合成の調節を調べ、エチオプラストの格子様膜構造であるプロラメラー体（PLB）の形成に対する摂動カロテノイド生合成の効果を調査します。野生型およびルテイン欠損変異体のmRNA存在量の分析、LUT2およびCCR2は、光移行および除草剤治療に応答して、カロテノイドイソメラーゼ（CRTISO）およびエプシロンシクラーゼ（ϵLCY）のmRNA存在量がルテインの制限ステップの制限段階であることを実証しました。生合成。Tetra-Cis-LycopeneおよびAll-Trans-Lycopeneの蓄積は、いくつかのカロテノイド生合成遺伝子のmRNAの存在量と相関することを示しています。野生型およびCCR2エチオール化された実生のカロテノイド生合成酵素を阻害する除草剤治療を使用して、CCR2変異体のPLBの喪失がカロテノイド蓄積の摂動の結果であることを実証しました。ノルフラゾンと。

Carotenoids are critical for photosynthetic function in chloroplasts, and are essential for the formation of the prolamellar body in the etioplasts of dark-grown (etiolated) seedlings. They are also precursors for plant hormones in both types of plastids. Lutein is one of the most abundant carotenoids found in both plastids. In this study we examine the regulation of lutein biosynthesis and investigate the effect of perturbing carotenoid biosynthesis on the formation of the lattice-like membranous structure of etioplasts, the prolamellar body (PLB). Analysis of mRNA abundance in wildtype and lutein-deficient mutants, lut2 and ccr2, in response to light transitions and herbicide treatments demonstrated that the mRNA abundance of the carotenoid isomerase (CRTISO) and epsilon-cyclase (ϵLCY) can be rate limiting steps in lutein biosynthesis. We show that accumulation of tetra-cis-lycopene and all-trans-lycopene correlates with the abundance of mRNA of several carotenoid biosynthetic genes. Herbicide treatments that inhibit carotenoid biosynthetic enzymes in wildtype and ccr2 etiolated seedlings were used to demonstrate that the loss of the PLB in ccr2 mutants is a result of perturbations in carotenoid accumulation, not indirect secondary effects, as PLB formation could be restored in ccr2 mutants treated with norflurazon.