クリプトクロム1Aを介した青色光知覚は、ホルモンバランスと内部型分解ヒドロラーゼダイナミクスの変化を介してトマト種子の発芽を調節します

青色光への曝露は、内乳分解加水分解酵素活性を低下させることによってトマト種子の発芽を遅らせます。このプロセスは、CRY1a依存性シグナル伝達とABAとGAの間のホルモンバランスによって調節されます。トマトの種子 (Solanum lycopersicum L.) の発芽は、内部ホルモンのバランスによって厳密に制御されており、光などの環境要因にも影響されます。この研究では、青色光光受容体 CRYPTOCHROME 1a 機能喪失変異体 (cry1a) とトマトのホルモン変異体 notabilis (ない、ABA欠損）およびプロセラ（プロ、GA構成的反応を示す）。種子は、暗所の制御されたチャンバー内で、異なる強度の連続 BL (1 ～ 25 μmol m-2 s-1 の範囲) の下で発芽しました。一般に、BL への曝露は、エンド-β-マンナナーゼ、β-マンノシダーゼ、α-ガラクトシダーゼなどの内乳分解加水分解酵素の活性に悪影響を与えるため、流暢率に依存してトマト種子の発芽を遅らせます。しかし、not 変異体と pro 変異体は、BL の影響にもかかわらず WT と比較してより高い発芽速度指数 (GSI) を示し、これは高い加水分解酵素活性に関連しており、特に pro で顕著であり、ABA/GA ホルモンバランスがトマトの発芽における BL 阻害を軽減するのに重要であることを示しています。。cry1aの発芽率は暗所ではWTよりも高かったが、そのGSIはBL曝露下では低く、BL依存発芽には機能的なCRY1aが必要であることが示唆された。BL は GA 生合成遺伝子の発現を阻害し、GA 不活性化遺伝子と ABA 生合成遺伝子を誘導します。ホルモン関連の転写プロファイルに対する BL の影響の大きさも CRY1a に依存しており、光経路とホルモン経路の間の複雑な相互作用が浮き彫りになっています。これらの結果は、トマト種子の発芽の光制御の背後にある BL 誘発事象のより良い理解に貢献します。

Blue light exposure delays tomato seed germination by decreasing endosperm-degrading hydrolase activities, a process regulated by CRY1a-dependent signaling and the hormonal balance between ABA and GA. The germination of tomato seeds (Solanum lycopersicum L.) is tightly controlled by an internal hormonal balance, which is also influenced by environmental factors such as light. In this study, we investigated the blue light (BL)-mediated impacts on physiological, biochemical, and molecular processes during the germination of the blue light photoreceptor CRYPTOCHROME 1a loss-of-function mutant (cry1a) and of the hormonal tomato mutants notabilis (not, deficient in ABA) and procera (pro, displaying a GA-constitutive response). Seeds were germinated in a controlled chamber in the dark and under different intensities of continuous BL (ranging from 1 to 25 µmol m-2 s-1). In general, exposure to BL delayed tomato seed germination in a fluency rate-dependent way due to negative impacts on the activities of endosperm-degrading hydrolases, such as endo-β-mannanase, β-mannosidase, and α-galactosidase. However, not and pro mutants presented higher germination speed index (GSI) compared to WT despite the BL influence, associated with higher hydrolase activities, especially evident in pro, indicating that the ABA/GA hormonal balance is important to diminish BL inhibition over tomato germination. The cry1a germination percentage was higher than in WT in the dark but its GSI was lower under BL exposure, suggesting that functional CRY1a is required for BL-dependent germination. BL inhibits the expression of GA-biosynthetic genes, and induces GA-deactivating and ABA-biosynthetic genes. The magnitude of the BL influence over the hormone-related transcriptional profile is also dependent upon CRY1a, highlighting the complex interplay between light and hormonal pathways. These results contribute to a better understanding of BL-induced events behind the photoregulation of tomato seed germination.