エチレンは、トマト植物の一時的に異なる反応を介して光合成を阻害します

エチレンは、（a）生物ストレスに対する多くの発達プロセスと反応を調節する揮発性植物ホルモンです。研究では、おそらく光合成を阻害することにより、トマト（Solanum lycopersicum）を含む多くの重要な作物で高レベルのエチレンが栄養成長を抑制することが示されています。自動化されたエチレンガスシステムを使用して、若いトマト植物に対するエチレンの時間的効果を調査し、光合成活性源葉の時間コースRNAセックを通じて生理学的、生化学的、および分子応答を監視しました。エチレンは、光合成の用量依存性阻害を呼び起こすことがわかりました。これは、3つの時間的に異なる相によって特徴付けることができます。最初の段階をマークし、治療の開始から数時間後に発生した最も初期のエチレン応答は、葉のエピナストと気孔コンダクタンスの低下であり、それぞれ光の知覚とCO2の取り込みが低下し、可溶性糖の急速な低下をもたらしました。レベル（グルコース、フルクトース）。エチレン効果の第2相は、低炭水化物の利用可能性によってマークされました。これにより、植物エネルギー代謝を変調して、代替基質（脂質とタンパク質）を使用してTCAサイクルに燃料を供給することで適応しました。エチレンへの長期的な連続曝露は、澱粉とクロロフィルの分解を特徴とする第3相につながり、それがさらに光合成を阻害し、早期の葉の老化をもたらしました。光合成の早期（3時間）エチレン依存性調節因子を明らかにするために、抗エチレン非感受性3様1（EIL1）抗体を使用してChIP-seq実験を実施し、いくつかの候補の転写調節因子を見つけました。まとめて、私たちの研究は、エチレンによる光合成の阻害につながり、この調節に関与する潜在的な転写調節因子を特定した一連のイベントを明らかにしました。

Ethylene is a volatile plant hormone that regulates many developmental processes and responses towards (a)biotic stress. Studies have shown that high levels of ethylene repress vegetative growth in many important crops, including tomato (Solanum lycopersicum), possibly by inhibiting photosynthesis. We investigated the temporal effects of ethylene on young tomato plants using an automated ethylene gassing system to monitor the physiological, biochemical, and molecular responses through time-course RNA-seq of a photosynthetically active source leaf. We found that ethylene evokes a dose-dependent inhibition of photosynthesis, which can be characterized by three temporally distinct phases. The earliest ethylene responses that marked the first phase and occurred a few hours after the start of the treatment were leaf epinasty and a decline in stomatal conductance, which led to lower light perception and CO2 uptake, respectively, resulting in a rapid decline of soluble sugar levels (glucose, fructose). The second phase of the ethylene effect was marked by low carbohydrate availability, which modulated plant energy metabolism to adapt by using alternative substrates (lipids and proteins) to fuel the TCA cycle. Long-term continuous exposure to ethylene led to the third phase, characterized by starch and chlorophyll breakdown, which further inhibited photosynthesis, leading to premature leaf senescence. To reveal early (3 h) ethylene-dependent regulators of photosynthesis, we performed a ChIP-seq experiment using anti-ETHYLENE INSENSITIVE 3-like 1 (EIL1) antibodies and found several candidate transcriptional regulators. Collectively, our study revealed a temporal sequence of events that led to the inhibition of photosynthesis by ethylene and identified potential transcriptional regulators responsible for this regulation.