うまごやしのYellow stripe1-Like3遺伝子は共生窒素固定に関与している

うまごやしのYellow stripe1-Like3遺伝子は共生窒素固定に関与している

Rosario Castro-Rodríguez, Isidro Abreu, María Reguera, Lorena Novoa-Aponte, Ana Mijovilovich , Francisco J. Jiménez-Pastor , Javier Abadía , Jiangqi Wen5 , Kirankumar S. Mysore, Ana Álvarez-Fernández, Hendrik Küpper, Juan Imperia , Manuel GonzálezGuerrero
doi:https://doi.org/10.1101/2019.12.23.887448
10.1093 /jxb/eraa390
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要約

マメ科の根粒で行われる共生的窒素固定は、遷移金属を必要とする。これらの栄養素は、宿主植物によって、根粒細胞と共に生きる内生的窒素固定細菌に輸送され、維管束輸送が不可欠なプロセスである。根から地上部への輸送で起こるときのように、金属輸送体のイエローストライプ(YSL)ファミリーのメンバーは、根から根粒への金属輸送にも必要である。代表的なマメ科植物であるウマゴヤシMedicago truncatulaのゲノムは8つのYSLタンパク質をコードし、そのうちの4つは長距離金属輸送に関与するシロイヌナズナYSLと高い類似性を持っている。中でも、MtYSL3は根および根粒の維管束細胞、および皮層根粒細胞によって発現される細胞膜タンパク質である。この遺伝子の発現レベルを低下させても、同化可能な窒素が水耕液に供給されたとき、植物生理に大きな影響は与えなかった。しかし、根粒機能は著しく損なわれ、窒素固定能力が著しく低下した。また、鉄と亜鉛の蓄積と分布が変化した。ysl3突然変異体では、鉄は根粒のapical領域に保持され、亜鉛は根粒veinに強く蓄積された。これらのデータは、共生的窒素固定への鉄および亜鉛の維管束輸送におけるMtYSL3の役割を示唆している。
　　
　
　　
図1。A),B),C),D),E),F）の説明
MtYSL3は根粒と根の維管束で強く発現する。
　A）YSLsトランスポーターの系統樹。 ウマゴヤシMtYSL1-4(Medtr1g077840、Medtr1g007540、Medtr3g092090およびMedtr1g007580)と、トウモロコシ、イネ、
モデル植物であるBrachypodium distachyon、アラビドプシス・タリアナの代表的なホモログ。
B)窒素付加植物および根粒着生植物の芽、根および根粒における内部標準遺伝子である
ubiquitin carboxyl-terminal hydrolaseに対する遺伝子発現。データは、5つの独立した実験の平均±SEである。
C) MtYSL3-プロモーターを含むウマゴヤシの28 dpi(解像度)の根および小根粒におけるGUS活性のヒストケミカル染色::gus .　スケールバー= 500 μm
D)MTYSL3プロモーター下でのGUS染色。28dpiの根粒縦断面。 スケールバー= 200 μm。
E) MTYSL3プロモーター下でのGUS染色。根粒横断面。スケールバー= 200 μm。
F)MtYSL3プロモーターの下でGUS染色された根の横断面。 End:内皮、Epi、VC:維管束鞘。スケールバー= 50 μm
　　
　　
図2。の説明
MtYSL3の変異は、根粒の鉄および亜鉛分布を変化させる。
A) WTおよびysl3-1-/−植物からの代表的な28 dpi根粒におけるカルシウム(上部パネル)、鉄(中央パネル)および亜鉛(下部パネル)の蛍光X線による局在の検出。
B) WTおよびysl3-1−−−−植物からの28 dpi根粒における先端(Apical)対窒素固定域の鉄濃度の比率。データはSE±平均値(n = 4-5根粒)。
C)WTおよびysl3-1−−−−植物からの28 dpi根粒における根粒コアと維管束における亜鉛濃度の比率。データはSE±平均値(n = 4-5根粒)です。

図1

図2