Analysis of molecular mechanism for root hydrotropism that plays a role in plant adaptation to drought conditions

根系向水性在植物适应干旱条件中发挥作用的分子机制分析

• 批准号: 20370017
• 负责人: TAKAHASHI Hideyuki
• 金额: $ 11.9万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20370017/
• 关键词: 環境応答; シロイヌナズナ; 水分屈性; MIZ1; オーキシン; MIZ1過剰発現体; 根系形成; MIZ1突然変異体; MIZUKUSSEI,オルガネラ; ヒメツリガネゴケ; キュウリ; MIZUKUSSEI(MIZ); オルガネラ; 側根形成; 植物ホルモン; MIZ2; GNOM; 重力屈性; アブシジン酸(ABA); 突然変異体; miz1; miz2; miz3; 小胞輸送; 光形態形成; 根

We attempted to reveal molecular mechanism of hydrotropism in Arabidopsis roots by analyzing the functions of MIZ1 and MIZ2 that play essential roles in hydrotropism. First, we generated the overexpressors of MIZ1 (MIZ1OEs)and analyzed their phenotypes. We found that MIZ1OEs showed an enhanced hydrotropism and a reduced lateral root formation. These phenomena likely resulted form the decreased level of auxin content in MIZ1OEs. Also, it was shown that the miz2 mutation is epistatic to MIZ1 overexpression. MIZ1-GFP introduced into miz1 mutant complemented the mutant phenotype and was detected at high levels in cortical cells and lateral root cap cells. MIZ1-GFP was fractionated into a soluble protein fraction and an endoplasmic reticulum (ER)membrane fraction, where it was bound to the surface of the ER membrane at the cytosolic side. Furthermore, we succeeded in isolating proteins that bind MIZ1 by immunoprecipitation method and LC-MS/MS analysis. In addition, we obtained mutants of suppressors of both miz1 and miz2. This study showed that light and ABA signaling are independently integrated into MIZ1 expression and regulate hydrotropism. Then, we demonstrated that the MIZ1-regulated hydrotropism of lateral roots plays an important role in root system development in soil and contributes to drought avoidance, which results in better survival and yield under the water-limited conditions.

我们试图通过分析在向水性中起重要作用的MIZ1和MIZ2的功能来揭示拟南芥根向水性的分子机制。首先，我们生成了 MIZ1 的过表达子（MIZ1OEs）并分析了它们的表型。我们发现 MIZ1OE 显示出增强的向水性和减少的侧根形成。这些现象可能是由于 MIZ1OE 中生长素含量水平降低所致。此外，还表明 miz2 突变对 MIZ1 过表达具有上位性。引入 miz1 突变体的 MIZ1-GFP 补充了突变体表型，并在皮质细胞和侧根帽细胞中检测到高水平。 MIZ1-GFP 被分成可溶性蛋白组分和内质网 (ER) 膜组分，其中它与 ER 膜表面的胞质侧结合。此外，我们通过免疫沉淀法和LC-MS/MS分析成功分离了与MIZ1结合的蛋白质。此外，我们还获得了 miz1 和 miz2 抑制子的突变体。这项研究表明，光和 ABA 信号传导独立整合到 MIZ1 表达中并调节向水性。然后，我们证明了 MIZ1 调节的侧根向水性在土壤根系发育中起着重要作用，有助于避免干旱，从而在限水条件下获得更好的生存和产量。

项目成果

A molecular mechanism unique to hydrotropism in roots

• DOI: 10.1016/j.plantsci.2009.06.009
• 发表时间: 2009-10
• 期刊: Plant Science
• 影响因子: 5.2
• 作者: Y. Miyazawa;Yoshiei Ito;Teppei Moriwaki;A. Kobayashi;N. Fujii;Hideyuki Takahashi

シロイヌナズナ水分屈性突然変異体miz2の表現型の解析

拟南芥水溶突变体 miz2 的表型分析

• 发表时间: 2008
• 作者: 宮沢豊;高橋あき子;小林啓恵;藤井伸治;高橋秀幸
• 通讯作者: 高橋秀幸

陸上植物の水獲得戦略

陆地植物的取水策略

• 发表时间: 2009
• 作者: Kishida;O.;Trussell;G.C.;Nishimura;K.;Ohgushi;T.;高橋秀幸
• 通讯作者: 高橋秀幸

水分屈性制御分子MIZ1の光依存的発現制御と水分屈性発現能の関係

向水性调节分子MIZ1的光依赖性表达控制与向水性表达能力的关系

• 发表时间: 2009
• 作者: 森脇哲平;小林啓恵;宮沢豊;藤井伸治;高橋秀幸
• 通讯作者: 高橋秀幸

植物根の水分屈性および重力形態形成におけるオーキシン動態を解明するためのHydro TropiおよびCsPINs宇宙実験の概要

Hydro Tropi 和 CsPINs 空间实验概述，阐明植物根向水性和重力形态发生中的生长素动力学

• 发表时间: 2010
• 作者: 鎌田源司;山崎丘;宮沢豊;藤井伸治;高橋秀幸;石岡憲昭
• 通讯作者: 石岡憲昭