Elucidating connections between the strigolactone biosynthesis pathway, flavonoid production and root system architecture in Arabidopsis thaliana.
Elucidating connections between the strigolactone biosynthesis pathway, flavonoid production and root system architecture in Arabidopsis thaliana.
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DOI：
10.1111/ppl.13681
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发表时间：
2022-03
影响因子：
6.4
通讯作者：
Gifford, Miriam L.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Richmond, Bethany L.;Coelho, Chloe L.;Wilkinson, Helen;McKenna, Joseph;Ratchinski, Pelagie;Schwarze, Maximillian;Frost, Matthew;Lagunas, Beatriz;Gifford, Miriam L.
独脚金内酯（SL）是最近发现的植物激素，其在根结构和代谢中的作用尚不完全清楚。在这里，我们研究了拟南芥中的四种 MORE AXILLARY GROWTH (MAX) SL 突变体：max3-9、max4-1、max1-1 和 max2-1，以及 SL 受体突变体 d14-1 和 karrikin 受体突变体 kai2-2。通过表征 max2-1 和 max4-1，我们发现 SL 生物合成的变化改变了根组织中的多种代谢途径，包括木葡聚糖、三萜类化合物、脂肪酸和类黄酮的代谢途径。关键类黄酮生物合成基因，包括透明TESTA4（TT4）和透明TESTA5（TT5）的转录在max2根和幼苗中下调，表明所提出的MAX2对类黄酮生物合成的调节具有广泛的影响。我们发现 max2 突变体中特异改变的基因中 BRI1-EMS-SUPPRESSOR 1 (BES1) 靶标的富集，反映出类黄酮生物合成的调节可能是通过 BES1（一种关键的油菜素类固醇相关转录因子）的 MAX2 降解而发生的。最后，max2-1 根中类黄酮的积累减少，支持 MAX2 在调节 SL 和类黄酮生物合成中的作用。
Strigolactones (SLs) are the most recently discovered phytohormones, and their roles in root architecture and metabolism are not fully understood. Here, we investigated four MORE AXILLARY GROWTH (MAX) SL mutants in Arabidopsis thaliana, max3‐9, max4‐1, max1‐1 and max2‐1, as well as the SL receptor mutant d14‐1 and karrikin receptor mutant kai2‐2. By characterising max2‐1 and max4‐1, we found that variation in SL biosynthesis modified multiple metabolic pathways in root tissue, including that of xyloglucan, triterpenoids, fatty acids and flavonoids. The transcription of key flavonoid biosynthetic genes, including TRANSPARENT TESTA4 (TT4) and TRANSPARENT TESTA5 (TT5) was downregulated in max2 roots and seedlings, indicating that the proposed MAX2 regulation of flavonoid biosynthesis has a widespread effect. We found an enrichment of BRI1‐EMS‐SUPPRESSOR 1 (BES1) targets amongst genes specifically altered in the max2 mutant, reflecting that the regulation of flavonoid biosynthesis likely occurs through the MAX2 degradation of BES1, a key brassinosteroid‐related transcription factor. Finally, flavonoid accumulation decreased in max2‐1 roots, supporting a role for MAX2 in regulating both SL and flavonoid biosynthesis.
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