イネ科植物Brachypodium distachyonにおける毛球特異的ペルオキシダーゼによる毛球および気孔の大きさの制御機構

イネ科植物Brachypodium distachyonにおける毛球特異的ペルオキシダーゼによる毛球および気孔の大きさの制御機構
View ORCID ProfileTiago DG Nunes, Lea S Berg, View ORCID ProfileMagdalena W Slawinska, View ORCID ProfileDan Zhang, Leonie Redt, View ORCID ProfileRichard Sibout, View ORCID ProfileJohn P Vogel, View ORCID ProfileDebbie Laudencia-Chingcuanco, Barbara Jesenofsky, View ORCID ProfileHeike Lindner, View ORCID ProfileMichael T Raissig
doi: https://doi.org/10.1101/2022.07.03.498611
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葉の表皮は、植物と大気との境界を形成する最も外側の細胞層であり、（a）生物的ストレスに対する強固なバリアを提供すると同時に、二酸化炭素の取り込みと葉の蒸散を促進する必要があります（1）。この相反する要求を実現するために、植物の表皮は、気孔や有毛細胞など、さまざまな特殊な細胞タイプを発達させてきました。これらの個々の細胞型を形成する因子は知られているが（2-5）、その数や大きさがどのように調整されているかは十分に理解されていない。今回、我々はモデルイネ科植物Brachypodium distachyonにおいて、クラスIIIペルオキシダーゼであるBdPRX76/BdPOXが有毛細胞や気孔のサイズを制御する役割を特定した。bdpox変異体では、刺毛細胞が小さくなり、気孔が長くなった。気孔密度は変化しないため、気孔サイズと密度の負の相関がbdpoxでは崩れ、気孔コンダクタンスが高く、固有水利用効率は低くなった。BdPOXは有毛細胞にのみ発現しており、BdPOXが細胞自律的に有毛細胞のサイズを促進し、間接的に気孔の長さを制限していることが示唆された。細胞壁の自家蛍光とリグニン染色から、BdPOXが毛球基部の木質化または関連フェノール化合物の架橋に関与していることが示唆された。BdPOXを気孔系に異所性発現させると、ガード細胞壁のフェノール性自家蛍光が増加し、bdpoxでは気孔の伸長が制限された。これらのことから、表皮の機能を最適化する有毛細胞と気孔の間の発達的な相互作用が明らかになった。細胞タイプに特異的な変化がこの相互作用を破壊し、他の表皮細胞タイプに代償的な発達障害をもたらすことを提案する。
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2023年3月29日に掲載されました。
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