axr2 è un mutante dominante del gene Arabidopsis AUX/IAA7 che codifica un repressore trascrizionale nella segnalazione auxina mediata da TIR1.1,2 In axr2, la proteina mutata è stabilizzata da una mutazione in un degron chiamato dominio II, con conseguente inibizione della trascrizione mediata attraverso fattori di risposta auxina.2axr2 è un nano e mostra evidenti difetti gravitropici nelle radici, negli ipocotili e negli steli di infiorescenza.,1,3 Nel presente studio, abbiamo studiato il fototropismo delle infiorescenze axr2 e abbiamo scoperto che mostravano fototropismo negativo, in contrasto con il fototropismo positivo degli steli di tipo selvaggio.4 La risposta fototropica negativa di axr2 e la risposta fototropica positiva di tipo selvaggio all’irradiazione unilaterale di luce blu hanno mostrato essenzialmente le stesse curve dose-risposta, mentre i doppi mutanti foto1 foto2 non hanno mostrato alcuna risposta fototropica, come è stato trovato per il fototropismo stem nel doppio mutante.,4 Questi risultati suggeriscono che il fototropismo negativo degli steli di axr2 è mediato attraverso le fototropine, così come il fototropismo positivo nel tipo selvaggio. L’applicazione di pasta di lanolina contenente un’auxina sintetica, acido 1-naftaleneacetico (NAA), sugli apici di tiro ha ridotto l’entità della risposta fototropica negativa in axr2, ma ha aumentato la risposta fototropica positiva di tipo selvaggio (Figs. 1 e 2).2)., L’applicazione di un inibitore del trasporto dell’auxina polare, l’acido 1-N-naftilptalamico (NPA), non ha avuto alcun effetto sulla risposta fototropica positiva di tipo selvaggio e una leggera diminuzione della risposta fototropica negativa di axr2. La decapitazione dell’apice, che è probabilmente una delle principali fonti di auxina per gli steli, ha provocato una piccola risposta fototropica negativa nel tipo selvaggio, ma non ha avuto alcun effetto sulla risposta fototropica negativa di axr2., Questi risultati suggeriscono che un livello ridotto di auxina porta ad una diminuzione dell’entità del fototropismo positivo e, infine, quando il livello di auxina è sufficientemente ridotto, al fototropismo negativo. Successivamente abbiamo esaminato il fototropismo nei doppi mutanti pgp1 pgp19 (pgpD). PGP codifica trasportatori ABC di auxina, difetti di cui sono stati segnalati per ridurre il trasporto basipetal di auxina in infiorescenze.,Le infiorescenze 5pgpD non hanno mostrato alcuna risposta fototropica, mentre le infiorescenze pgpD decapitate hanno mostrato una risposta fototropica negativa, un’osservazione coerente con il suggerimento di cui sopra. In effetti, il livello di espressione dei geni inducibili dall’auxina, come IAA14, IAA19 e SAUR50, è stato ridotto negli steli axr2 e pgpD rispetto a quello negli steli wild-type, e in ogni genotipo, la decapitazione ha ulteriormente ridotto il livello di espressione. Il fototropismo negativo è stato riportato solo nei coleoptili di avena, quando esposti a irradiazione unilaterale di impulsi con una gamma limitata di fluenza della luce blu.,6 I risultati del presente studio suggeriscono che il fototropismo negativo può verificarsi quando il livello di auxina o di segnalazione auxina è ridotto a un livello minimo e che il fototropismo negativo è la risposta basale all’irradiazione unilaterale di luce blu negli organi assiali delle piante.
Fototropismo delle infiorescenze wild-type (A, B, E e F) o axr2-1 (C, D, G e H) colpite dall’applicazione di NAA sulla regione apicale del tiro (da A a D) o decapitazione (da E a H)., Le immagini sono state scattate prima (A, C, E e G) e dopo irradiazione unilaterale di luce blu a 53 µmol s-1 m−2 per 24 ore dal lato sinistro (B, D, F e H). Gli steli senza trattamenti sono indicati da cerchi e gli steli trattati con NAA o decapitati sono indicati da triangoli. Barra, 2 cm. Le immagini sono prese dallo studio di Sato et al.8
Risposte fototropiche di infiorescenze intatte o decapitate o infiorescenze trattate con NAA o NPA., La curvatura fototropica è stata indotta dall’irradiazione unilaterale di luce blu a 53 µmol s−1 m-2 per 24 ore. Novanta gradi indica la direzione della sorgente di luce blu e 0 gradi indica verticalmente verso l’alto. Quando infiorescenze esposti circumnutazione, il valore indicato è una media di angoli osservati in un periodo. phot1 phot2 è un doppio mutante di fototropine. I dati sono ricostituiti da quelli di Sato et al.8
Abbiamo anche esaminato il gravitropismo nelle infiorescenze axr2 e abbiamo scoperto che questo è stato parzialmente ripristinato sotto la luce bianca., In effetti, i gambi wild-type hanno anche mostrato una risposta gravitropica più veloce alla luce che al buio. Nonostante la natura agravitropica dei gambi axr2, gli amiloplasti nell’endoderma axr2 si sedimentavano normalmente. L’applicazione di NAA o NPA, o la decapitazione ha rallentato il gravitropismo negli steli di infiorescenza wild type e axr2; in alcuni casi, non ha avuto alcun effetto significativo. Questi risultati suggeriscono che i livelli di segnalazione auxina o auxina che limitano le risposte fototropiche negli steli sono quasi ottimali per il gravitropismo dello stelo.,
Per determinare il significato (se presente) dell’endoderma nel fototropismo staminale, abbiamo realizzato Arabidopsis transgenico (pSCR:GFP-axr2) che esprimeva una proteina di fusione GFP-axr2 guidata dal promotore dello SPAVENTAPASSERI specifico dell’endoderma. Il gravitropismo nelle infiorescenze delle linee transgeniche era compromesso, come in axr2, ma la risposta fototropica era normale. Inoltre, né il gravitropismo né il fototropismo negli ipocotili etiolati delle linee transgeniche sono stati influenzati. Questi risultati confermano una precedente scoperta che l’endoderma svolge un ruolo critico nel gravitropismo delle staminali, ma non nel fototropismo.,7