Oxford University Press (OUP)

A range of novel expressed sequence tags (ESTs) associated with late developmental events during nodule organogenesis in the legume Lotus japonicus were identified using mRNA differential display; 110 differentially displayed polymerase chain reaction products were cloned and analyzed. Of 88 unique cDNAs obtained, 22 shared significant homology to DNA/protein sequences in the respective databases. This group comprises, among others, a nodule-specific homolog of protein phosphatase 2C, a peptide transporter protein, and a nodule-specific form of cytochrome P450. RNA gel-blot analysis of 16 differentially displayed ESTs confirmed their nodule-specific expression pattern. The kinetics of mRNA accumulation of the majority of the ESTs analyzed were found to resemble the expression pattern observed for the L. japonicus leghemoglobin gene. These results indicate that the newly isolated molecular markers correspond to genes induced during late developmental stages of L. japonicus nodule organogenesis and provide important, novel tools for the study of nodulation.

Các gen trong gia đình ERF mã hóa các bộ điều hòa phiên mã với nhiều chức năng khác nhau liên quan đến các quá trình phát triển và sinh lý ở thực vật. Trong nghiên cứu này, một phân tích tính toán toàn diện đã xác định được 122 và 139 gen thuộc gia đình ERF ở cây Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) và gạo (Oryza sativa L. subsp. japonica), tương ứng. Bài báo trình bày một cái nhìn tổng quan hoàn chỉnh về gia đình gen này ở Arabidopsis, bao gồm cấu trúc gen, hệ thống phân loại, vị trí nhiễm sắc thể và các động thái bảo tồn. Thêm vào đó, một phân tích so sánh giữa các gen này ở Arabidopsis và gạo được thực hiện. Kết quả của các phân tích này cho thấy các gia đình ERF ở Arabidopsis và gạo được chia thành 12 và 15 nhóm, tương ứng, và một số nhóm trong số này được chia thành các tiểu nhóm. Dựa trên quan sát rằng 11 nhóm trong số này có mặt ở cả Arabidopsis và gạo, chúng tôi kết luận rằng sự đa dạng chức năng chính trong gia đình ERF đã diễn ra trước sự phân tách giữa thực vật một lá mầm và thực vật hai lá mầm. Ngược lại, một số nhóm/tiểu nhóm thì đặc trưng cho các loài cụ thể. Chúng tôi thảo luận về mối quan hệ giữa cấu trúc và chức năng của các protein trong gia đình ERF dựa trên các kết quả này và thông tin đã được công bố. Hơn nữa, chúng tôi kết luận rằng sự mở rộng của gia đình ERF ở thực vật có thể là do quá trình sao chép nhiễm sắc thể/phân đoạn và sao chép chuỗi, cũng như quá trình dịch chuyển cổ xưa hơn và định vị. Những kết quả này sẽ hữu ích cho các phân tích chức năng tương lai của các gen thuộc gia đình ERF.

Arsenic (As) accumulation in rice (Oryza sativa) may pose a significant health risk to consumers. Plants take up different As species using various pathways. Here, we investigated the contribution of the phosphate (Pi) transport pathway to As accumulation in rice grown hydroponically or under flooded soil conditions. In hydroponic experiments, a rice mutant defective in OsPHF1 (for phosphate transporter traffic facilitator1) lost much of the ability to take up Pi and arsenate and to transport them from roots to shoots, whereas transgenic rice overexpressing either the Pi transporter OsPht1;8 (OsPT8) or the transcription factor OsPHR2 (for phosphate starvation response2) had enhanced abilities of Pi and arsenate uptake and translocation. OsPT8 was found to have a high affinity for both Pi and arsenate, and its overexpression increased the maximum influx by 3- to 5-fold. In arsenate-treated plants, both arsenate and arsenite were detected in the xylem sap, with the proportion of the latter increasing with the exposure time. Under the flooded soil conditions, the phf1 mutant took up less Pi whereas the overexpression lines took up more Pi. But there were no similar effects on As accumulation and distribution. Rice grain contained predominantly dimethylarsinic acid and arsenite, with arsenate being a minor species. These results suggest that the Pi transport pathway contributed little to As uptake and transport to grain in rice plants grown in flooded soil. Transgenic approaches to enhance Pi acquisition from paddy soil through the overexpression of Pi transporters may not increase As accumulation in rice grain.