SL-Independent Changes in Auxin Tra

SL-Independent Changes in Auxin Transport Gene Expression in Stems
To test for the possible molecular basis of the conditional regain of auxin response in explants of rms mutants, expression of auxin efflux carrier (pea PIN1 [PsPIN1] and PsPIN2), auxin influx carrier (pea AUXIN TRANSPORTER PROTEIN1 [PsAUX1]), and PROTEIN KINASE2 (PK2, the pea ortholog of Arabidopsis PINOID; Bai et al., 2005) genes in stem and bud tissues were measured (Fig. 2; Supplemental Fig. S1). PsPIN1 is in the same clade as Arabidopsis PIN1 (AtPIN1) and, although not necessarily its ortholog, appears to cross react with AtPIN1 antibodies. PsPIN2 is in the AtPIN3/4/7 clade (Schnabel and Frugoli, 2004). Both PsPIN genes were previously reported to be expressed in shoot tissues as has PsAUX1, which is the likely ortholog of Arabidopsis AUX1 (Schnabel and Frugoli, 2004). We sampled up to 6 h after treatment, which is sufficient time for bud growth activation (Morris et al., 2005). From typical responses in other reports (Balla et al., 2011; Waters et al., 2012), we predicted that removal of apical auxin sources would lead to rapid down-regulation of auxin transporter gene expression in stems, but this should be reversed by replacement with an exogenous auxin supply.

Figure 2.
View larger version:
In this page In a new window
Download as PowerPoint Slide
Figure 2.
Expression of auxin transporter genes in stem and bud tissues of decapitated plants and nodal explants. A and B, Stem tissues. C and D, Bud tissues. A and C, PsPIN1. B and D, PsAUX1. White bars, Wild-type (P. sativum ‘Parvus’) plants; light-gray bars, rms1-1; and dark-gray bars, rms2-2. Values are plotted on a log10 scale as the mean ± SE transcript abundance relative to expression in intact control wild-type tissues. 18S RNA was the reference gene. All treatments were sampled after 6 h except intact plants (time 0). Auxin was supplied as IAA, either as 1500 µg g−1 in lanolin (decapitation experiment) or as 10−5 M in gel medium (explant experiment). n = 3 biological replicates. IAA, Indole-3-acetic acid; WT, wild type.

In most cases, decapitation-induced declines in PsPIN gene expression in the stem were similar in explants and decapitated plants, and were prevented or reversed by auxin application. Six h after decapitation or node isolation, PsPIN1 transcript levels in wild-type and rms1 stems had fallen dramatically (4- to 12-fold, P < 0.01; Fig. 2A). In rms2, no significant reductions were detected, although expression of both PIN genes in intact plants was already lower (2- to 4-fold, P < 0.05) than in the other genotypes. In all genotypes, auxin application resulted in higher PsPIN1 expression (3- to 15-fold; P < 0.01) than in corresponding control decapitation and explant treatments. Changes in PsPIN2 expression were smaller than for PsPIN1 (Supplemental Fig. S1A). There was little evidence that the rms1 mutation blocked reductions in stem PsPIN1 transcript levels following decapitation or node isolation, and neither rms mutation prevented auxin from increasing PIN expression. This is supported by multivariate statistical analysis presented in Figure 3, in which all of the auxin transport genes clustered together as a functional group (loadings plot, Fig. 3A). Based on the directions of shifts between genotype × treatment combinations in the scores plot (Fig. 3B), expression of these genes is strongly associated with auxin response and is not greatly affected by SL deficiency, as depicted by alignments with overall factor responses in Figure 3C.

Trends for PIN transcripts in buds (Fig. 2C; Supplemental Fig. S1B) clustered separately from those in stems (Fig. 3). Bud PsPIN1 transcript levels were relatively stable among genotypes and in decapitation treatments. One exception was that PsPIN1 levels fell in buds on rms explants, with these changes being reversed by auxin.

rms-Dependent Changes in PsAUX1 and PK2 Gene Expression in Buds
In contrast with the relatively stable PsAUX1 expression in stem tissues (Fig. 2B), PsAUX1 transcript levels in buds were greatly influenced by genotype but were minimally affected by any of the treatments. Specifically, PsAUX1 transcript abundance across genotypes was consistently in the order of the wild type > rms1 > rms2, with levels in rms1 3- to 8-fold lower (P < 0.001) than in the wild type, and 12- to 60-fold lower in rms2 (P < 0.001; Fig. 2D). Genotype effects on patterns of PK2 expression in buds approximately mirrored those for PsAUX1 (Supplemental Fig. S1D), with no response to decapitation or auxin application. However, unlike PsAUX1, PK2 expression changes in stems (Supplemental Fig. S1C) were similar to those of PsPIN1, with depletion following decapitation or node isolation, and recovery if auxin was supplied. Taken together, multivariate analysis confirms that a group of genes including PsAUX1 and PK2 cluster together (Fig. 3A), showing strong rms-dependent expression changes in buds, deduced from alignment with genotype responses shown in Figure 3B and summarized in Figure 3C. Importantly, these rms-dependent changes in gene expression in buds occurred across all treatments, and were therefore poorly correlated with bud outgrowth.

Kết quả (Việt) 1:

SL-độc lập thay đổi trong Auxin vận chuyển biểu hiện gen trong thân câyĐể kiểm tra cơ sở phân tử có thể regain auxin phản ứng trong explants của đột biến rms, biểu thức auxin efflux tàu sân bay, có điều kiện (hạt đậu PIN1 [PsPIN1] và PsPIN2), tàu sân bay dòng auxin (hạt đậu AUXIN vận chuyển PROTEIN1 [PsAUX1]), và PROTEIN KINASE2 (PK2, hạt đậu ortholog của Arabidopsis PINOID; Bai et al., 2005) gen trong thân cây và bud mô được đo (hình 2; Hình bổ sung. S1). PsPIN1 là trong cùng một nhánh như Arabidopsis PIN1 (AtPIN1) và, mặc dù không nhất thiết phải của nó ortholog, xuất hiện để vượt qua phản ứng với AtPIN1 kháng thể. PsPIN2 là trong nhánh AtPIN3/4/7 (Schnabel và Frugoli, năm 2004). Cả hai PsPIN gen đã được báo cáo trước đó để được bày tỏ trong bắn mô như có PsAUX1, mà là ortholog Arabidopsis AUX1, có khả năng (Schnabel và Frugoli, năm 2004). Chúng tôi lấy mẫu lên đến 6 h sau khi điều trị, đó là đủ thời gian để kích hoạt tăng trưởng bud (Morris và ctv., 2005). Từ các phản ứng điển hình trong các báo cáo khác (Balla et al., năm 2011; Vùng biển et al., 2012), chúng tôi dự đoán rằng các loại bỏ của đỉnh auxin nguồn nào dẫn đến nhanh chóng xuống-quy định về biểu hiện gen auxin vận chuyển trong thân cây, nhưng điều này nên được đảo ngược bởi thay thế với một nguồn cung cấp ngoại sinh auxin.Hình 2.Xem phiên bản lớn hơn:Trong trang này trong một cửa sổ mớiTải xuống như PowerPoint SlideHình 2.Biểu thức auxin vận chuyển gen trong thân cây và bud mô chặt cây và nút explants. A và B, gốc mô. C và D, Bud mô. A và C, PsPIN1. B và D, PsAUX1. Trắng quán Bar, nhà máy loại hoang (P. sativum 'Parvus'); quán bar ánh sáng-màu xám, rms1-1; và quán bar bóng tối màu xám, rms2-2. Giá trị được vẽ trên một quy mô log10 như có nghĩa là ± SE bảng điểm sự phong phú tương đối so với các biểu hiện trong nguyên vẹn kiểm soát loại hoang mô. 18s RNA là gen tham khảo. Tất cả các phương pháp điều trị lấy mẫu sau 6 h trừ còn nguyên vẹn cây (thời gian 0). Auxin được cung cấp như IAA, hoặc như là 1500 μg g−1 ở bôi (chém đầu thử nghiệm) hoặc là 10−5 M trong gel môi (explant thử nghiệm). n = 3 sao chép sinh học. IAA, indol-3-acetic acid; WT, hoang dã loại.Trong hầu hết trường hợp, chém đầu gây ra giảm biểu hiện gen PsPIN trong thân cây là tương tự như explants và thực vật chặt, và đã được ngăn chặn hoặc đảo ngược bởi auxin ứng dụng. 6 h sau đợt chém đầu hoặc nút cô lập, PsPIN1 học bạ cấp trong thân cây hoang dã-loại và rms1 đã giảm đáng kể (4-để 12-fold, P < 0,01; Hình 2A). Trong rms2, không có cắt giảm đáng kể đã được phát hiện, mặc dù các biểu hiện của cả hai gen PIN trong các nhà máy còn nguyên vẹn đã thấp hơn (2-để sự, P < 0,05) hơn ở các kiểu gen khác. Trong tất cả các kiểu gen, auxin ứng dụng kết quả là cao hơn PsPIN1 biểu hiện (3-để 15-fold; P < 0,01) hơn trong tương ứng kiểm soát decapitation và explant phương pháp điều trị. Thay đổi trong PsPIN2 biểu hiện đã nhỏ hơn cho PsPIN1 (bổ sung hình. S1A). Có rất ít chứng cứ rằng cắt giảm đột biến chặn rms1 trong thân cây PsPIN1 học bạ cấp sau chém đầu hoặc nút cô lập, và không đột biến rms sẽ ngăn ngừa auxin tăng PIN biểu hiện. Điều này được hỗ trợ bởi phân tích thống kê đa biến trình bày trong hình 3, trong đó tất cả auxin vận chuyển gen nhóm với nhau như một nhóm chức (khi cốt truyện, hình 3A). Dựa trên các hướng dẫn của các thay đổi giữa kiểu gen × điều trị kết hợp âm mưu điểm (hình 3B), biểu hiện của những gen đặc biệt gắn liền với auxin phản ứng và không đáng kể ảnh hưởng bởi thiếu hụt SL, như được mô tả bởi sự sắp xếp với tổng thể yếu tố phản ứng trong con số 3C.Xu hướng cho PIN bảng điểm trong chồi (hình 2 c; Hình bổ sung. S1B) tập trung một cách riêng biệt từ những người trong thân cây (hình 3). Bud PsPIN1 học bạ cấp đã tương đối ổn định trong số các kiểu gen và trong phương pháp điều trị chém đầu. Một ngoại lệ là rằng PsPIN1 cấp giảm trong chồi trên rms explants, với những thay đổi được đảo ngược bởi auxin.RMS phụ thuộc vào những thay đổi trong PsAUX1 và biểu hiện gen PK2 trong chồiTrái ngược với các biểu hiện PsAUX1 tương đối ổn định trong thân cây mô (hình 2B), PsAUX1 học bạ cấp trong chồi đã ảnh hưởng lớn bởi kiểu gen nhưng ít bị ảnh hưởng bởi bất kỳ phương pháp điều trị. Cụ thể, PsAUX1 bảng điểm phong phú trên kiểu gen là một cách nhất quán trong thứ tự của các loại hoang dã > rms1 > rms2, với mức độ trong rms1 3 - để 8 - fold thấp hơn (P < 0,001) hơn trong các loại hoang dã, và 12 - để 60 - fold thấp hơn trong rms2 (P < 0,001; Hình 2D). Kiểu gen hiệu ứng trên các mô hình của PK2 biểu hiện trong chồi khoảng nhân đôi cho PsAUX1 (bổ sung hình. S1D), với không có phản ứng để chém đầu hoặc auxin ứng dụng. Tuy nhiên, không giống như PsAUX1, PK2 biểu hiện những thay đổi trong thân cây (bổ sung hình. S1C) tương tự như những người của PsPIN1, với sự suy giảm sau chém đầu hoặc nút cô lập, và phục hồi nếu auxin được cung cấp. Thực hiện phân tích đa biến, với nhau khẳng định rằng một nhóm các gen bao gồm PsAUX1 và PK2 cụm với nhau (hình 3A), Đang hiển thị mạnh mẽ phụ thuộc vào rms biểu hiện những thay đổi trong chồi, suy ra từ sự liên kết với những kiểu gen phản Hiển thị trong hình 3B và tóm tắt trong hình 3C. Quan trọng, những thay đổi phụ thuộc vào rms trong biểu hiện gen trong chồi xảy ra trên tất cả các phương pháp điều trị, và đã được vì vậy kém tương quan với sự cao hơn bud.