クリプトクロムを介した青色光信号は、洋ナシの果実の石細胞のリグニン生合成に貢献します

光環境は、果物の発達を含む植物の全ライフサイクルで多様な発達プロセスを調節する不可欠な要因です。強く伸ばされた細胞壁のためにナシの果実の品質に悪影響を与える石細胞も光によって影響を受けますが、光の品質が洋ナシのリグニン生合成にどのように影響するかは不明のままです。ここでは、さまざまなライトで処理されたヨーロッパナシ（ピュロスコミューンL.）のカルリを使用して、表現型、リグニン含有量、およびH2O2含有量の変化を調査し、RNA-seqおよび定量的リアルタイムPCR（QRT-PCR）と組み合わせて石細胞のリグニン生合成に対する光の可能な調節経路を調査します。結果は、青色光がリグニン構造遺伝子の発現を増加させ、リグニンの蓄積を促進することを示した。さらに、4つの青色光受容体のクリプトクロム（CRYS）が、PBCRY1A（PBR024556.1）、PBCRY1B（PBR001636.3）、PBCRY2A（PBR023037.1）、およびPBCRY2B（PBR002655.4）という名前の白い洋ナシで同定されました。QRT-PCR分析により、PBCRY1Aは、石細胞の含有量が高い栽培品種で高度に発現していることが示されました。さらに、梨の果実における石細胞形成におけるPBCRY1Aの分子機能は、梨カリとアグロバクテリウムを介した梨の果実の過渡過剰発現の遺伝的形質転換によって実証されました。RNA-seqデータを使用した共発現ネットワーク分析により、8 MYBおよび5つのNAC遺伝子が、青色光条件下でリグニン生合成遺伝子を持つ異なる共発現クラスターに分類されたことが示されました。これらの結果は、泣き媒介された青色光信号が細胞壁の伸びに重要な役割を果たし、下流遺伝子を調節することにより梨の石細胞の形成を促進することを示しています。

Light environment is an indispensable factor that regulates multitudinous developmental processes during the whole life cycle of plants, including fruit development. Stone cells which negatively influence pear fruit quality because of their strongly lignified cell wall are also affected by light, however, how light qualities influence lignin biosynthesis in pear remains unclear. Here, the calli of European pear (Pyrus communis L.) treated with different lights were used to explore the changes in phenotype, lignin content, and H2O2 content, coupled with RNA-Seq and quantitative real-time PCR (qRT-PCR) to investigate the possible regulation pathway of light on lignin biosynthesis in stone cells. Results showed that blue light increased the expression of lignin structure genes and promoted lignin accumulation. Besides, four blue light receptors cryptochromes (CRYs) were identified in white pear, named PbCRY1a (Pbr024556.1), PbCRY1b (Pbr001636.3), PbCRY2a (Pbr023037.1), and PbCRY2b (Pbr002655.4). qRT-PCR analysis showed that PbCRY1a is highly expressed in cultivars with a high content of stone cells. Furthermore, the molecular function of PbCRY1a on stone cell formation in pear fruit was demonstrated by genetic transformation of pear calli and Agrobacterium-mediated transient overexpression in pear fruitlets. Co-expression network analyses with RNA-seq data showed that 8 MYB and 5 NAC genes were classified into different co-expression clusters with lignin biosynthesis genes under blue light conditions. These results indicate that CRY-mediated blue-light signal plays an important role in cell wall lignification and promotes the formation of stone cells in pear by regulating downstream genes.