Lokalizacja gradientu auksyny oraz rozmieszczenie białek PIN w proliferującym i różnicującym się transgenicznym kalusie Arabidopsis thaliana

• Autorzy: Wisniewska J. , Pietrzykowska M. , Szyndel B. , Tretyn A.

Warianty tytułu

EN

Localization of auxin gradient and PIN proteins in the proliferating and differentiating transgenic callus of Arabidopsis thaliana

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wizualizacja gradientu aktywnej auksyny i rozmieszczenia białek PIN, odpowiedzialnych za wypływ tego hormonu z komórki, jest możliwa dzięki stworzeniu i wykorzystaniu w badaniach roślin transgenicznych. Używając mikroskopu konfokalnego, pośrednio wykorzystując fluorescencję białka reporterowego GFP, lokalizowano gradient auksyny i rozmieszczenie białek chimerycznych PIN1-GFP, PIN4-GFP oraz PIN7-GFP w młodym i różnicującym się transgenicznym kalusie A. thaliana. Materiał wyjściowy stanowiły fragmenty hipokotyli 7-dniowych siewek roślin transgenicznych – DR5rev::GFP, PIN1:GFP, PIN4:GFP oraz PIN7:GFP A. thaliana. Obserwowano zarówno ekspresję DR5::GFP, jak i białek transgenicznych PIN1-GFP i PIN7-GFP tylko w młodych i intensywnie dzielących się komorkach kalusa. Nie stwierdzono zaś ekspresji PIN4-GFP. Stwierdzono apolarną lokalizację białek PIN1-GFP i PIN7-GFP w plazmalemmie komórek kalusa, związaną najprawdopodobniej z brakiem ukierunkowanego krótkodystansowego transportu tego hormonu pomiędzy komórkami kalusa. W 2-tygodniowym transgenicznym kalusie A. thaliana, w którym zaobserwowano proces różnicowania się komórek, zidentyfikowano podwyższony poziom ekspresji DR5::GFP w cytoplazmie, a obecność białek PIN1-GFP w plazmalemmie, po bazalnej stronie komórek miękiszowych ksylemu, co świadczy, iż białka PIN1 są zaangażowane w długodystansowy transport polarny auksyny w grudkach kalusa.

EN

The visualization of auxin gradient and localization of PIN proteins, responsible for the auxin efflux, is possible due to using transgenic plants in the research. The localization of auxin gradient and chimeric PIN1-GFP, PIN4-GFP and PIN7-GFP proteins was studied by monitoring the fluorescence of the reporter gene GFP in intensively dividing and differentiating callus cells obtained from hypocotyl of DR5::GFP and PIN1:GFP, PIN4:GFP, PIN7:GFP A. thaliana. Starting material comprised fragments of hypocotyls of 7-day-old transgenic seedlings DR5rev::GFP, PIN1:GFP, PIN4:GFP, PIN7:GFP of A. thaliana. The explants were grown on fhe sterile callus inducing medium. Expression of DR5::GFP and chimeric PIN1-GFP and PIN7-GFP proteins was observed only in intensively dividing callus. The expression of PIN4-GFP was not detected. An apolar localization of PIN1-GFP and PIN7-GFP proteins in membranes of callus cells was observed, which probably resulted from the nondirected short-distance transport of auxin between cells. It was shown that in 2-week-old transgenic A. thaliana callus, where the cell differentiation was observed, a high expression of DR5::GFP occurred in the cytoplasm and PIN1-GFP proteins were present in the plasmamembrane, at basal side of xylem parenchyma cells.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2009
• Tom: 534
• Opis fizyczny: s.297-305,fot.,bibliogr.

Twórcy

autor

Wisniewska J.

• Zakład Biotechnologii, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, ul.Gagarina 9, 87-100 Toruń

autor

Pietrzykowska M.

autor

Szyndel B.

autor

Tretyn A.

Bibliografia

• Benková E., Michniewicz M., Sauer M., Teichmann T., Seifertová D., Jürgens G., Friml J. 2003. Local, efflux-dependent auxin gradients as a common module for plant organ formation. Cell 115: 591-602.
• Boltenkov E.V., Zarembo E.V. 2005. In vitro regeneration and callogenesis in tissue culture of floral organs of the Genus Iris (Iridaceae). Biology Bulletin 32: 138-142.
• Boutté Y., Crosnier M.T., Carraro N., Traas J., Satiat-Jeunemaitre B. 2006. The
• plasma membrane recycling pathway and cell polarity in plants: studies on PIN proteins. J. Cell Sci. 119: 1255-1265.
• Davies P.J. 2004. Plant Hormones: biosynthesis, signal transduction, action! Kluwer Academic Publishers. Dordrecht, The Netherlands.
• de Reuille P.B., Bohn-Courseau I., Ljung K., Morin H., Carraro N., Godin C., Traas J. 2006. Computer simulations reveal properties of the cell-cell signaling network at the shoot apex in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103: 1627-1632.
• Dhonukshe P., Aniento F., Hwang I., Robinson D., Mravec J., Stierhof Y-D., Friml J. 2007. Clathrin-mediated constitutive endocytosis of PIN auxin efflux carriers in Arabidopsis, Curr. Biol. 17: 520-527.
• Feldmann K.A., Marks M.D. 1986. Rapid and efficient regeneration of plants of explants of Arabidopsis thaliana. Plant Sci. 47: 63-69.
• Friml J., Benková E., Blilou I., Wiśniewska J., Hamann T., Ljung K., Woody S., Sandberg G., Scheres B., Jürgens G., Palme K. 2002a. AtPIN4 mediates sink-driven auxin gradients and root patterning in Arabidopsis. Cell 108: 661-673.
• Friml J., Benková E., Mayer U., Palme K., Muster G. 2003a. Automated whole-mount localisation techniques for plants. Plant J. 34: 115-124.
• Friml J., Vieten A., Sauer M., Weijers D., Schwarz H., Hamann T., Offringa R., Jurgens G. 2003b. Efflux-dependent auxin gradients establish the apical-basal axis of Arabidopsis. Nature 426: 147-153.
• Friml J., Wiśniewska J., Benková E., Mendgen K., Palme K. 2002b. Lateral relocation of auxin efflux regulator PIN3 mediates tropism in Arabidopsis. Nature 415: 806-809.
• Gälweiler L., Guan C., Müller A., Wisman E., Mendgen K., Yephremov A., Palme K.
• 1998. Regulation of polar auxin transport by AtPIN1 in Arabidopsis vascular tissue. Science 282: 2226-2230.
• Geldner N., Anders N., Wolters H., Reicher J., Kornberger W., Muller P., Delbarre A., Ueda T., Nakano A., Jürgens G. 2003. The Arabidopsis GNOM ARF-GEF mediates endosomal recycling, auxin transport, and auxin-dependent plant growth. Cell 112: 219-230.
• Geldner N., Friml J., Stierhof Y.D., Jürgens G., Palme K. 2001. Auxin transport inhibitors block PIN1 cycling and vesicle trafficking. Nature 413: 425-428.
• Hagen G., Guilfoyle T. 2002. Auxin-responsive gene expression: genes promoters and regulatory factors. Plant Mol. Biol. 49: 373-385.
• Kleine-Vehn J., Dhonukshe P., Swarup R., Bennett M., Friml J. 2006. Subcellular trafficking of the Arabidopsis auxin influx carrier AUX1 uses a novel pathway distinct from PIN1. Plant Cell 18: 3171-81.
• Korach A., Juliani H.R., Kapteyn J., Simon J.E. 2002. In vitro regeneration of Echinacea purpurea from leaf explants. Plant Cell, Tiss. Org. Cult. 69: 79-83.
• Mandal A.K.A., Dutta Gupta S. 2001. Direct shoot organogenesis and plant regeneration in safflower. In Vitro Cell. Dev. Biol. 37: 50-54.
• Monnier M. 1990. Induction of embryogenesis in callus. Pollard J.W., Walker J.M. (red.). Plant Cell and Tiss. Culture Meth. in Molec. Biol. 6: 141-148.
• Murashige T., Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15: 473-497.
• Paciorek T., Zažímalová E., Ruthardt N., Petrášek J., Stierhof Y.D., Kleine-Vehn J., Morris D.A., Emans N., Jürgens G., Geldner N., Friml J. 2005. Auxin inhibits endocytose and promotes its own efflux from cells. Nature 435: 1251-1256.
• Sauer M., Balla J., Luschnig C., Wiśniewska J., Reinohl V., Friml J., Benková E. 2006. Canalization of auxin flow by Aux/IAA-ARF-dependent feedback regulation of PIN polarity. Genes Dev. 20: 2902-2911.
• Skoog F., Miller C.O. 1957. Chemical regulation of growth and organ formation in plant tissues culture in vitro. Symp. Soc. Exp. Biol. 11: 118-131.
• Šušek A., Javornik B., Bohanec B. 2002. Factors affecting direct organogenesis from flower explants of Allium giganteum. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 68: 27-33.
• Tanaka H., Dhonukshe P., Brewer P.B., Friml J. 2006. Spatiotemporal asymmetric auxin distribution: a means to coordinate plant development. Cell Mol. Life Sci. 63: 2738-54.
• Tas J., Westerneng G. 1981. Reagent for the fluorescent staining of nucleic acids. J. Histochem. Cytochem 29: 929.
• Tilkat E., Onay A. 2009. Direct shoot organogenesis from in vitro-derived mature leaf explants of pistachio. In Vitro. Cell. Dev. Biol. Plant 45: 92-98.
• Vieten A., Vanneste S., Wiśniewska J., Benková E., Benjamins R., Beeckman T., Lusching C., Friml J. 2005. Functional redundancy of PIN proteins is accompanied by auxine dependent cross-regulation of PIN expression. Development 132: 4521-4531.
• Wiśniewska J., Xu J., Seifertová D., Brewer P.B., Růžička K., Blilou I., Rouquié D., Benková E., Scheres B., Friml J. 2006. Polar PIN localization directs auxin flow in plants. Science 312: 883.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu