Disruption of the ABA1 encoding zeaxanthin epoxidase caused defective suberin layers in Arabidopsis seed coats
Zeaxanthin epoxidase를 인코딩하는 ABA1 유전자의 결함에 의한 애기장대 종피 슈베린층 형성 억제 연구
- 주제어 (키워드) ABA1 , ABA signaling , Abscisic acid , Arabidopsis thaliana , Seed coat , Suberin , ABA1 , 아브시스산 신호전달 , 아브시스산 , 애기장대 , 종피 , 슈베린
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 서미정
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 생명과학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000070145
- UCI I804:11029-000000070145
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
Suberin, a complex polyester is deposited in seed coat outer integument and acts as a hydrophobic barrier to control the movement of water, ions, and gas. However, relatively little is known about the signal transduction in the formation of suberin layers during seed coat development. In this study, the effect of a plant hormone abscisic acid (ABA) on the formation of suberin layers in seed coats was investigated by the characterization of Arabidopsis mutants related with ABA biosynthesis and signaling. Seed coat permeability to tetrazolium salt was elevated noticeably in aba1-1 and abi1-1, but not significantly altered in snrk2.2/3/6, abi3-8, abi5-7, and pyr1pyl1pyl2pyl4 quadruple mutants compared with wild type (WT). ABA1 encodes a zeaxanthin epoxidase that functions in the first step of ABA biosynthesis. aba1-1 and aba1-8 seed coats showed reduced autofluorescence under UV, and increased permeability to tetrazolium salt relative to the WT. Disruption of ABA1 resulted in a decrease in total levels of seed coat polyesters by approximately 3%, with a remarkable reduction in the levels of C24:0 ω-hydroxy fatty acids and C24:0 dicarboxylic acids, which are the most abundant aliphatic compounds in seed coat suberin. Consistent with chemical analysis of suberin polyesters, RT-qPCR analysis showed that the transcript levels of KCS6, KCS17, FAR1, FAR4, FAR5, CYP86A1, CYP86B1, ASFT, GPAT5, LTPG1, LTPG15, ABCG2, ABCG6, ABCG20, ABCG23, MYB9, and MYB107, which are involved in suberin accumulation and its regulation were significantly reduced in developing aba1-1 and aba1-8 siliques compared with WT. Taken together, the results provide that seed coat suberization is mediated by ABA, and is partially processed through canonical ABA signaling pathway.
more초록 (요약문)
슈베린은 종피의 외주피에 축적되어 소수성 방어막으로서 수분, 이온, 그리고 기체의 이동을 조절하는 복합 폴리에스터 구조물이다. 종피의 발달이 이뤄지는 동안 이러한 슈베린의 형성에 어떠한 신호전달체계가 관여하는지에 대해선 비교적 알려진 바가 적다. 본 연구에서는 식물 호르몬에 해당하는 아브시스산 (abscisic acid, ABA)의 생합성 또는 신호전달이 억제된 애기장대 돌연변이체를 이용하여 아브시스산이 종피 슈베린 형성에 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. aba1-1와 abi1-1 돌연변이체의 종피는 테트라졸륨염 (tetrazolium salt)에 대한 투과도가 대조군에 비해 눈에 띄게 증가하였으나, 그 외 snrk2.2/3/6, abi3-8, abi5-7, pyr1pyl1pyl2pyl4 돌연변이체에서는 큰 차이가 관찰되지 않았다. ABA1은 아브시스산 생합성 경로의 첫번째 과정을 매개하는 zeaxanthin epoxidase를 암호화하는 유전자이다. aba1-1과 aba1-8 돌연변이체의 종피에선 자외선 하에 자가형광 신호가 대조군에 비해 감소하였으며 테트라졸륨염에 대한 투과도가 증가하였다. 또한 종피 폴리에스터 함량이 3%가량 감소하였으며 그 중 종피 슈베린의 주요한 성분인 C24:0 수산화지방산과 C24:0 디카르복시산이 상당량 감소하였다. RT-qPCR 결과 aba1-1과 aba1-8의 발달 장각과 (silique)에서 슈베린 생합성, 수송, 조절에 관여하는 KCS6, KCS17, FAR1, FAR4, FAR5, CYP86A1, CYP86B1, ASFT, GPAT5, LTPG1, LTPG15, ABCG2, ABCG6, ABCG20, ABCG23, MYB9, MYB107의 발현이 대조군에 비해 감소한 것을 확인하였고 이는 앞선 폴리에스터 성분의 화학적 분석 결과와 일관성을 보였다. 위 결과들을 종합적으로 고려했을 때, 슈베린화는 아브시스산에 의해 매개되며 이는 잘 알려져 있는 아브시스산 신호전달 경로 (canonical ABA signaling pathway)를 일부 거친다고 볼 수 있다.
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