穏やかな水ストレスによって誘導されるトウモロコシの側根発生可塑性。確定的発育に対する遺伝子型特異的な時空間効果

Maize lateral root developmental plasticity induced by mild water stress. II: Genotype-specific spatio-temporal effects on determinate development.

• Tyler G Dowd
• David M Braun
• Robert E Sharp

抄録

トウモロコシの側根は決定的な成長を示し、これにより、分裂体は遺伝的に新しい細胞の産生を停止するようにプログラムされている。水不足下で側根の決定性が変化するかどうかを調べるために、我々は、側根の発達全体を通してほぼ安定した水ポテンシャル環境を提供する実験系を用いて、軽度の水ストレスに対する側根の成長の反応が発散する2つのトウモロコシの遺伝子型（B73とFR697）を研究した。FR697の一次側根系の一次側根は，水位-0.28MPaで生育した場合，遅発性の決定性を示し，水を十分に与えた対照系に比べて根が長く太くなった。一方，B73では，側方根の長さや幅は水不足の影響を受けなかった。また，水ストレスを受けたFR697では，根の伸長率は，水を張った根の最大伸長率以上の状態が3日間継続し，水を張った根が長さを決定した時点では最大伸長率の45％であった。根の伸長が維持されていることは，細胞の生産量の持続と関連していた。また、運動学的解析の結果、加齢に伴う組織拡張率の低下は、根の成長領域全体の長手方向、半径方向、接線方向の各面で遅れていることが示された。このように、本研究は、トウモロコシの側根の発育決定性と水ストレスの相互作用に大きな遺伝子型の違いがあることを明らかにした。この論文は著作権で保護されています。すべての権利を保有しています。

Maize lateral roots exhibit determinate growth, whereby the meristem is genetically programmed to stop producing new cells. To explore whether lateral root determinacy is modified under water deficits, we studied two maize genotypes (B73 and FR697) with divergent responses of lateral root growth to mild water stress using an experimental system that provided near-stable water potential environments throughout lateral root development. First-order laterals of the primary root system of FR697 exhibited delayed determinacy when grown at a water potential of -0.28 MPa, resulting in longer and wider roots than in well-watered controls. In B73, in contrast, neither the length nor width of lateral roots was affected by water deficit. In water-stressed FR697, root elongation continued at or above the maximum rate in well-watered roots for 3 days longer, and was still 45% of maximum when well-watered roots approached their determinate length. Maintenance of root elongation was associated with sustained rates of cell production. In addition, kinematic analyses showed that reductions in tissue expansion rates with aging were delayed in the longitudinal, radial and tangential planes throughout the root growth zone. Thus, this study reveals large genotypic differences in the interaction of water stress with developmental determinacy of maize lateral roots. This article is protected by copyright. All rights reserved.

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