Perturbation of Brachypodium distachyon CELLULOSE SYNTHASE A4 or 7 results in abnormal cell walls.
Perturbation of Brachypodium distachyon CELLULOSE SYNTHASE A4 or 7 results in abnormal cell walls.
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DOI：
10.1186/1471-2229-13-131
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发表时间：
2013-09-11
影响因子：
5.3
通讯作者：
Hazen SP
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Handakumbura PP;Matos DA;Osmont KS;Harrington MJ;Heo K;Kafle K;Kim SH;Baskin TI;Hazen SP
纤维素是植物细胞壁的组成部分，约占植物总生物量的40%，但对其合成机制的理解仍然是难以捉摸的。纤维素合成酶A（CESA）蛋白质作为在质膜处合成纤维素的玫瑰花状复合物的催化亚基起作用。拟南芥（Arabidopsis thaliana）和水稻（Oryza sativa）次生壁CESA功能缺失突变体具有弱茎和不规则或薄的细胞壁。在这里，我们鉴定了二穗短柄草中次生壁CESA的候选物，其具有与A. thaliana，即CESA 4/7/8。为了在功能上表征BdCESA 4和BdCESA 7，我们使用人工microRNA构建体产生功能丧失突变体，特异性靶向由玉米（Zea mays）泛素启动子驱动的每个基因。转基因的存在降低了BdCESA 4和BdCESA 7转录物丰度，以及茎面积、木质部和纤维的细胞壁厚度以及细胞壁中结晶纤维素的量。这些结果表明BdCESA 4和BdCESA 7在B中起关键作用。二穗草次生细胞壁生物合成。
Cellulose is an integral component of the plant cell wall and accounts for approximately forty percent of total plant biomass but understanding its mechanism of synthesis remains elusive. CELLULOSE SYNTHASE A (CESA) proteins function as catalytic subunits of a rosette-shaped complex that synthesizes cellulose at the plasma membrane. Arabidopsis thaliana and rice (Oryza sativa) secondary wall CESA loss-of-function mutants have weak stems and irregular or thin cell walls. Here, we identify candidates for secondary wall CESAs in Brachypodium distachyon as having similar amino acid sequence and expression to those characterized in A. thaliana, namely CESA4/7/8. To functionally characterize BdCESA4 and BdCESA7, we generated loss-of-function mutants using artificial microRNA constructs, specifically targeting each gene driven by a maize (Zea mays) ubiquitin promoter. Presence of the transgenes reduced BdCESA4 and BdCESA7 transcript abundance, as well as stem area, cell wall thickness of xylem and fibers, and the amount of crystalline cellulose in the cell wall. These results suggest BdCESA4 and BdCESA7 play a key role in B. distachyon secondary cell wall biosynthesis.
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