axr2 ist eine dominante Mutante des Arabidopsis AUX/IAA7-Gens, das einen transkriptionellen Repressor in der TIR1-vermittelten Auxin-Signalgebung codiert.1,2 In axr2 wird das mutierte Protein durch eine Mutation in einem Degron namens Domain II stabilisiert, was zur Hemmung der durch Auxin-Antwortfaktoren vermittelten Transkription führt.2axr2 ist ein Zwerg und zeigt offensichtliche gravitropische Defekte in Wurzeln, Hypokotylen und Blütenständen.,1,3 In der vorliegenden Studie untersuchten wir den Phototropismus von axr2-Blütenständen und stellten fest, dass sie im Gegensatz zum positiven Phototropismus von Wildtypstämmen einen negativen Phototropismus zeigten.4 Die negative phototrope Reaktion von axr2 und die positive phototrope Reaktion des Wildtyps auf einseitige Blaulichtbestrahlung zeigten im Wesentlichen die gleichen Dosis-Wirkungs-Kurven, während Phot1-Phot2-Doppelmutanten keine phototrope Reaktion zeigten, wie dies bei Stammphototropismus in der Doppelmutante der Fall war.,4 Diese Ergebnisse legen nahe, dass der negative Phototropismus von axr2-Stämmen durch Phototropine vermittelt wird, ebenso wie der positive Phototropismus beim Wildtyp. Die Anwendung von Lanolinpaste, die ein synthetisches Auxin, 1-Naphthalenessigsäure (NAA), enthielt, auf Shoot-Apices verringerte die Größe der negativen phototropen Reaktion in axr2, erhöhte jedoch die positive phototrope Reaktion des Wildtyps (Abb. 1and2).2)., Die Anwendung eines Inhibitors des polaren Auxin-Transports, 1-N-Naphthylpththalaminsäure (NPA), hatte keinen Einfluss auf die positive phototrope Reaktion des Wildtyps und eine leichte Abnahme der negativen phototropen Reaktion von axr2. Die Enthauptung der Spitze, die wahrscheinlich eine Hauptquelle für Auxin für Stämme ist, führte zu einer kleinen negativen phototropen Reaktion beim Wildtyp, hatte jedoch keinen Einfluss auf die negative phototrope Reaktion von axr2., Diese Ergebnisse legen nahe, dass ein verminderter Auxin-Spiegel zu einer Abnahme der Größe des positiven Phototropismus und schließlich, wenn der Auxin-Spiegel ausreichend reduziert ist, zu einem negativen Phototropismus führt. Als nächstes untersuchten wir den Phototropismus in pgp1 pgp19 Doppelmutanten (pgpD). PGP kodieren ABC-Transporter von Auxin, von denen Defekte berichtet wurden, um den Basipetaltransport von Auxin in Blütenständen zu reduzieren.,5pgpD Blütenstände zeigte keine phototropic response, während enthauptet pgpD Blütenstände zeigte eine negative phototropic response, eine Beobachtung, die ist im Einklang mit den obigen Vorschlag. Tatsächlich war das Expressionsniveau von Auxin-induzierbaren Genen wie IAA14, IAA19 und SAUR50 in Axr2-und pgpD-Stämmen im Vergleich zu Wildtyp-Stämmen reduziert, und in jedem Genotyp verringerte die Enthauptung das Expressionsniveau weiter. Negativer Phototropismus wurde nur bei Haferkoleoptilien berichtet, wenn er einer einseitigen Pulsbestrahlung mit einem begrenzten Bereich von Blaulicht ausgesetzt wurde.,6 Ergebnisse der vorliegenden Studie legen nahe, dass ein negativer Phototropismus auftreten kann, wenn der Auxin-oder Auxin-Signalspiegel auf ein minimales Niveau reduziert wird, und dass ein negativer Phototropismus die basale Reaktion auf eine einseitige Blaulichtbestrahlung in Pflanzenaxialorganen ist.
Phototropismus des Wildtyps (A, B, E und F) oder axr2-1 (C, D, G und H) Blütenstände, die von der NAA-Anwendung im Shoot-Apikalbereich (A bis D) oder der Enthauptung (E bis H) betroffen sind., Bilder wurden vor (A, C, E und G) und nach einseitiger Blaulichtbestrahlung bei 53 µmol s-1 m−2 für 24 Stunden von der linken Seite (B, D, F und H) aufgenommen. Stiele ohne Behandlungen werden durch Kreise angezeigt, und NAA-behandelte oder enthauptete Stiele werden durch Dreiecke angezeigt. Bar, 2 cm. Bilder stammen aus der Studie von Sato et al.8
Phototrope Reaktionen intakter oder enthaupteter Blütenstände oder Blütenstände, die mit NAA oder NPA behandelt wurden., Die phototrope Krümmung wurde durch einseitige Blaulichtbestrahlung bei 53 µmol s-1 m−2 für 24 Stunden induziert. Neunzig Grad zeigt die Richtung der Blaulichtquelle an, und 0 Grad zeigt vertikal nach oben. Wenn Blütenstände eine Umrundung zeigten, ist der angegebene Wert ein Mittelwert der in einer Periode beobachteten Winkel. phot1 phot2 ist eine Doppelmutante von Phototropinen. Daten wieder hergestellt werden, von denen in Sato et al.8
Wir haben auch Gravitropismus in axr2-Blütenständen untersucht und festgestellt, dass dies teilweise unter Weißlicht wiederhergestellt wurde., Tatsächlich zeigten wildartige Stängel auch eine schnellere gravitropische Reaktion im Licht als im Dunkeln. Trotz der agravitropischen Natur der axr2-Stämme sedimentierten Amyloplasten in der axr2-Endodermis normal. Entweder die Anwendung von NAA oder NPA oder die Enthauptung verlangsamte den Gravitropismus bei Wildtyp-und axr2-Blütenständen; In einigen Fällen hatte es keine signifikante Wirkung. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Auxin-oder Auxin-Signalspiegel, die für phototrope Reaktionen in Stämmen begrenzt sind, für den Stammgravitropismus nahezu optimal sind.,
Um die Signifikanz (falls vorhanden) der Endodermis im Stammphototropismus zu bestimmen, haben wir transgene Arabidopsis (pSCR:GFP-axr2) hergestellt, die ein GFP-axr2-Fusionsprotein exprimierte, das vom endodermisspezifischen Vogelscheuchenpromotor angetrieben wird. Der Gravitropismus in den Blütenständen der transgenen Linien war wie bei axr2 beeinträchtigt, aber die phototrope Reaktion war normal. Darüber hinaus waren weder Gravitropismus noch Phototropismus bei etiolierten Hypokotylen der transgenen Linien betroffen. Diese Ergebnisse bestätigen einen früheren Befund, dass die Endodermis eine entscheidende Rolle im Stammgravitropismus spielt, nicht jedoch im Phototropismus.,7