Phân tích bộ chặn chimeric xác định MYB87 là một điều hòa viên khả thi của sự hình thành hình thái thông qua tổ chức và tái cấu trúc lớp tế bào ở Arabidopsis

Biotechnology Letters - Tập 36 - Trang 1049-1057 - 2014
Sumire Fujiwara1, Nobutaka Mitsuda1, Yusuke Nakai1, Keiko Kigoshi1, Kaoru Suzuki1, Masaru Ohme-Takagi1,2
1Bioproduction Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Tsukuba, Japan
2Institute for Environmental Science and Technology, Saitama University, Saitama-shi, Japan

Tóm tắt

Sự phát triển và tăng trưởng của cây trồng yêu cầu tổ chức lớp tế bào phù hợp nhưng còn ít thông tin về các yếu tố phiên mã chịu trách nhiệm điều chỉnh biểu hiện gen liên quan đến tổ chức lớp tế bào. Ở đây, chúng tôi cho thấy, sử dụng Arabidopsis thaliana, rằng việc biểu hiện liên tục của bộ chặn chimeric cho yếu tố phiên mã MYB87 gây ra sự ức chế kéo dài theo chiều dọc, tăng trưởng bán kính bất thường, và các tế bào bị nở rộng hoặc phình ra theo phương bán kính ở nhiều cơ quan. Phân tích microarray tiết lộ rằng các cây biểu hiện bộ chặn chimeric có sự biểu hiện thay đổi của các gen liên quan đến lớp tế bào khác nhau. Do đó, MYB87 có thể hoạt động như một điều hòa viên của các gen ảnh hưởng đến tổ chức và tái cấu trúc lớp tế bào. Những phát hiện này cải thiện hiểu biết của chúng tôi về sự điều hòa lớp tế bào và vai trò của nó trong tăng trưởng và phát triển của cây trồng, đồng thời cũng đóng góp thông tin có thể cho phép kỹ thuật tăng trưởng và cấu trúc cây trồng.

Từ khóa

#MYB87 #tổ chức lớp tế bào #tái cấu trúc #Arabidopsis #yếu tố phiên mã

Tài liệu tham khảo

Benatti MR, Penning BW, Carpita NC, McCann MC (2012) We are good to grow: dynamic integration of cell wall architecture with the machinery of growth. Front Plant Sci. 3:187 Bolle C, Schneider A, Leister D (2011) Perspectives on Systematic Analyses of Gene Function in Arabidopsis thaliana: new Tools, Topics and Trends. Curr Genomics 12:1–14 Brown DM, Zeef LA, Ellis J, Goodacre R, Turner SR (2005) Identification of novel genes in Arabidopsis involved in secondary cell wall formation using expression profiling and reverse genetics. Plant Cell 17:2281–2295 Caffall KH, Mohnen D (2009) The structure, function, and biosynthesis of plant cell wall pectic polysaccharides. Carbohydr Res 344:1879–1900 Cao J (2010) The pectin lyases in Arabidopsis thaliana: evolution, selection and expression profiles. PLoS ONE 7:e46944 Carroll A, Mansoori N, Li S, Lei L, Vernhettes S, Visser RG, Somerville C, Gu Y, Trindade LM (2012) Complexes with mixed primary and secondary cellulose synthases are functional in Arabidopsis plants. Plant Physiol 160:726–737 Cavalier DM, Lerouxel O, Neumetzler L, Yamauchi K, Reinecke A, Freshour G, Zabotina OA, Hahn MG, Burgert I, Pauly M, Raikhel NV, Keegstra K (2008) Disrupting two Arabidopsis thaliana xylosyltransferase genes results in plants deficient in xyloglucan, a major primary cell wall component. Plant Cell 20:1519–1537 Cosgrove DJ (2000) Loosening of plant cell walls by expansins. Nature 407:321–326 Derbyshire P, McCann MC, Roberts K (2007) Restricted cell elongation in Arabidopsis hypocotyls is associated with a reduced average pectin esterification level. BMC Plant Biol 7:31 Goh HH, Sloan J, Dorca-Fornell C, Fleming A (2012) Inducible repression of multiple expansin genes leads to growth suppression during leaf development. Plant Physiol 159:1759–1770 Hiratsu K, Matsui K, Koyama T, Ohme-Takagi M (2003) Dominant repression of target genes by chimeric repressors that include the EAR motif, a repression domain, in Arabidopsis. Plant J 34:733–739 Kwon YR, Lee HJ, Kim KH, Hong SW, Lee SJ, Lee H (2008) Ectopic expression of Expansin3 or Expansinβ1 causes enhanced hormone and salt stress sensitivity in Arabidopsis. Biotechnol Lett 30:1281–1288 Lee HW, Kim J (2013) EXPANSINA17 up-regulated by LBD18/ASL20 promotes lateral root formation during the auxin response. Plant Cell Physiol 54:1600–1611 Lewis DR, Olex AL, Lundy SR, Turkett WH, Fetrow JS, Muday GK (2013) A kinetic analysis of the auxin transcriptome reveals cell wall remodeling proteins that modulate lateral root development in Arabidopsis. Plant Cell 25:3329–3346 Liepman AH, Wightman R, Geshi N, Turner SR, Scheller HV (2010) Arabidopsis—a powerful model system for plant cell wall research. Plant J 61:1107–1121 Maris A, Suslov D, Fry SC, Verbelen JP, Vissenberg K (2009) Enzymic characterization of two recombinant xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase (XTH) proteins of Arabidopsis and their effect on root growth and cell wall extension. J Exp Bot 60:3959–3972 Mitsuda N, Matsui K, Ikeda M, Nakata M, Oshima Y, Nagatoshi Y, Ohme-Takagi M (2011) CRES-T, an effective gene silencing system utilizing chimeric repressors. Methods Mol Biol 754:87–105 Müller D, Schmitz G, Theres K (2006) Blind homologous R2R3 Myb genes control the pattern of lateral meristem initiation in Arabidopsis. Plant Cell 18:586–597 Oshima Y, Mitsuda N, Nakata M, Nakagawa T, Nagaya S, Kato K, Ohme-Takagi M (2011) Novel vector systems to accelerate functional analysis of transcription factors using chimeric repressor gene-silencing technology (CRES-T). Plant Biotech 28:201–210 Peaucelle A, Louvet R, Johansen JN, Höfte H, Laufs P, Pelloux J, Mouille G (2008) Arabidopsis phyllotaxis is controlled by the methyl-esterification status of cell-wall pectins. Curr Biol 18:1943–1948 Peña MJ, Zhong R, Zhou GK, Richardson EA, O’Neill MA, Darvill AG, York WS, Ye ZH (2007) Arabidopsis irregular xylem8 and irregular xylem9: implications for the complexity of glucuronoxylan biosynthesis. Plant Cell 19:549–563 Qu T, Liu R, Wang W, An L, Chen T, Liu G, Zhao Z (2011) Brassinosteroids regulate pectin methylesterase activity and AtPME41 expression in Arabidopsis under chilling stress. Cryobiology 63:111–117 Rose JK, Braam J, Fry SC, Nishitani K (2002) The XTH family of enzymes involved in xyloglucan endotransglucosylation and endohydrolysis: current perspectives and a new unifying nomenclature. Plant Cell Physiol 43:1421–1435 Schmitz G, Tillmann E, Carriero F, Fiore C, Cellini F, Theres K (2002) The tomato Blind gene encodes a MYB transcription factor that controls the formation of lateral meristems. Proc Natl Acad Sci USA 99:1064–1069 Storey JD, Tibshirani R (2003) Statistical significance for genome wide studies. Proc Natl Acad Sci U S A 100:9440–9445 Tabuchi A, Li LC, Cosgrove DJ (2011) Matrix solubilization and cell wall weakening by β-expansin (group-1 allergen) from maize pollen. Plant J 68:546–559 Wang M, Yuan D, Gao W, Li Y, Tan J, Zhang X (2013) A comparative genome analysis of PME and PMEI families reveals the evolution of pectin metabolism in plant cell walls. PLoS ONE 8(8):e72082 Winter D, Vinegar B, Nahal H, Ammar R, Wilson GV, Provart NJ (2007) An “Electronic Fluorescent Pictograph” browser for exploring and analyzing large-scale biological data sets. PLoS ONE 2(8):e718 Wolf S, Mouille G, Pelloux J (2009) Homogalacturonan methyl-esterification and plant development. Mol Plant 2:851–860 Yamaguchi M, Demura T (2010) Transcriptional regulation of secondary wall formation controlled by NAC domain proteins. Plant Biotech 27:237–242 Zabotina OA, Avci U, Cavalier D, Pattathil S, Chou YH, Eberhard S, Danhof L, Keegstra K, Hahn MG (2012) Mutations in multiple XXT genes of Arabidopsis reveal the complexity of xyloglucan biosynthesis. Plant Physiol 159:1367–1384 Zhao Q, Dixon RA (2011) Transcriptional networks for lignin biosynthesis: more complex than we thought? Trends Plant Sci 16:227–233