ソースの葉におけるショ糖の長距離輸送は、EIN3-SUC2モジュールによるシンクの根の成長を促進します

ほとんどの植物では、主要な貯蔵糖であるスクロースがシンク臓器に輸送され、成長をサポートします。この重要な生理学的プロセスは、スクロース輸送体の機能に依存しています。ソース組織からのスクロースの輸出は、シロ年植物の師部へのスクロースの負荷に必要なスクロース輸送体2（suc2）の活性を通じて主に制御されます。ただし、根の成長をサポートするためにSUC2アクティビティがどのように制御されるかは不明のままです。グルコースは、唯一の既知の核グルコースセンサーであるヘキソキナーゼ1（HXK1）の機能を介して知覚されます。HXK1は、主要なエチレン/グルコース相互作用コンポーネントであるエチレン非感受性3（EIN3）の安定性を負に調節します。ここでは、グルコースシグナル伝達によって媒介されるルートシンク成長の調節において、HXK1がEIN3の上流に機能することを示します。さらに、転写因子EIN3は、suc2プロモーターに結合し、ルートシンクの成長に関連するグルコースシグナル伝達を調節することにより、suc2活性を直接阻害します。これらの分子成分は、ルートシンクの成長の制御に積分に統合されているHXK1-IN3-SUC2モジュールを形成することを実証します。また、年齢の増加に伴い、HXK1-EIN3-SUC2モジュールは、源組織のスクロース師部負荷を促進し、シンク根のスクロースレベルを上昇させることを実証します。その結果、グルコースシグナル伝達媒介シンクの根の成長が促進されます。したがって、我々の発見は、HXK1-IN3-SUC2モジュール、スクロースの供給源から根の成長であるHXK1-EIN3-SUC2モジュールとの間に直接的な分子リンクを確立します。

In most plants, sucrose, a major storage sugar, is transported into sink organs to support their growth. This key physiological process is dependent on the function of sucrose transporters. Sucrose export from source tissues is predominantly controlled through the activity of SUCROSE TRANSPORTER 2 (SUC2), required for the loading of sucrose into the phloem of Arabidopsis plants. However, how SUC2 activity is controlled to support root growth remains unclear. Glucose is perceived via the function of HEXOKINASE 1 (HXK1), the only known nuclear glucose sensor. HXK1 negatively regulates the stability of ETHYLENE-INSENSITIVE3 (EIN3), a key ethylene/glucose interaction component. Here we show that HXK1 functions upstream of EIN3 in the regulation of root sink growth mediated by glucose signaling. Furthermore, the transcription factor EIN3 directly inhibits SUC2 activity by binding to the SUC2 promoter, regulating glucose signaling linked to root sink growth. We demonstrate that these molecular components form a HXK1-EIN3-SUC2 module integral to the control of root sink growth. Also, we demonstrate that with increasing age, the HXK1-EIN3-SUC2 module promotes sucrose phloem loading in source tissues thereby elevating sucrose levels in sink roots. As a result, glucose signaling mediated-sink root growth is facilitated. Our findings thus establish a direct molecular link between the HXK1-EIN3-SUC2 module, the source-to sink transport of sucrose and root growth.