茎を通して送られた光はシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）の根で光応答を誘発するフィトクロムBを活性化させる

Sci. Signal. 01 Nov 2016:
Vol. 9, Issue 452, pp. ra106
DOI: 10.1126/scisignal.aaf6530

Hyo-Jun Lee^1,*, Jun-Ho Ha^1,*, Sang-Gyu Kim^2,3,*, Han-Kyu Choi¹, Zee Hwan Kim¹, Yun-Jeong Han⁴, Jeong-Il Kim⁴, Youngjoo Oh³, Variluska Fragoso³, Kwangsoo Shin^5,6, Taeghwan Hyeon^5,6, Hong-Gu Choi⁷, Kyung-Hwan Oh⁷, Ian T. Baldwin^3,†, and Chung-Mo Park^1,8,†

¹ Department of Chemistry, Seoul National University, Seoul 08826, Korea.
² Center for Genome Engineering, Institute for Basic Science, Daejeon 34047, Korea.
³ Department of Molecular Ecology, Max Planck Institute for Chemical Ecology, Jena 07745, Germany.
⁴ Department of Biotechnology and Kumho Life Science Laboratory, Chonnam National University, Gwangju 61186, Korea.
⁵ Center for Nanoparticle Research, Institute for Basic Science, Seoul 08826, Korea.
⁶ School of Chemical and Biological Engineering, Seoul National University, Seoul 08826, Korea.
⁷ Department of Physics, Yonsei University, Seoul 03722, Korea.
⁸ Plant Genomics and Breeding Institute, Seoul National University, Seoul 08826, Korea.

^† Corresponding author. Email: cmpark@snu.ac.kr (C.-M.P.); baldwin@ice.mpg.de (I.T.B.)

* These authors contributed equally to this work.

要約

光受容体および関連するシグナル伝達機構の役割は、植物の光形態形成においてシュート系の光応答を主な焦点としてよく研究されてきた。蓄積されている証拠から、光はまた、シュートから根に移動するシグナル伝達分子の光誘起放出により根の成長と発生に影響を与えることが示唆されている。われわれは、地上の光がシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）の根系に直接影響を与えるかどうかを検証した。光は茎を介して根へ効率的に伝えられ、そこで光活性化されたフィトクロムB（phyB）は、ELONGATED HYPOCOTYL 5（HY5）の発現およびHY5タンパク質、光に応答して根の成長を促進する転写因子の蓄積を引き起こした。シュートのみの照射に応答したHY5の刺激は、根組織がPHYBの機能欠失型変異をもつ場合に減少し、HY5変異体の根は、シュートへの照射に応答した根の成長と重力屈性の変化を示した。これらの発見は、植物の環境適応時に、地下の根が、地上の光環境を監視するために、茎を通して送られた光を直接感知することを実証する。

Citation: H.-J. Lee, J.-H. Ha, S.-G. Kim, H.-K. Choi, Z. H. Kim, Y.-J. Han, J.-I. Kim, Y. Oh, V. Fragoso, K. Shin, T. Hyeon, H.-G. Choi, K.-H. Oh, I. T. Baldwin, C.-M. Park, Stem-piped light activates phytochrome B to trigger light responses in Arabidopsis thaliana roots. Sci. Signal. 9, ra106 (2016).