本研究では、プランタゴ・オバタ種子粘液の蓄積、貯蔵、放出の新規な特徴を明らかにした

The novel features of Plantago ovata seed mucilage accumulation, storage and release.

• Jana L Phan
• James M Cowley
• Kylie A Neumann
• Lina Herliana
• Lisa A O'Donovan
• Rachel A Burton

抄録

プランタゴ・オバタの種子粘液多糖類の生産、貯蔵、放出は、モデル植物であるシロイヌナズナのそれとは著しく異なっている。私たちは、顕微鏡技術を用いて粘液分泌細胞の発達を追跡し、成熟したプランタゴ・オバタ種子には、多糖類が内部の柱状体を取り囲むような外側の無傷の細胞層がないことを実証しました。その代わりに、脱水された粘液は、種子表面全体に薄く均一な層で広がり、湿った状態で種子から離れて直接外側に膨らみます。リアルタイムで粘液の膨張を観察し、組成分析と組み合わせることで、粘液層の定義と、水和時の粘液の放出と構造に果たす役割を探ることができました。水和した粘液の最初の層は、ペクチンを豊富に含み、非常に親水性が高く、第二層の水和と膨潤を「ジャンプスタート」させる機能を持つ膨張前線を形成しています。膨張した種子粘液の大部分を構成するこの次の層は、主にヘテロキシランで構成されており、構造的な完全性の多くを提供しているように見える。この結果は、粘液多糖類の合成、沈着、乾燥、および最終的な貯蔵位置は、慎重に調整されなければならないことを示していますが、これらのプロセスの多くは、まだ完全に定義されておらず、ミクソスミ植物の種によって大きく異なります。

Seed mucilage polysaccharide production, storage and release in Plantago ovata is strikingly different to that of the model plant Arabidopsis. We have used microscopy techniques to track the development of mucilage secretory cells and demonstrate that mature P. ovata seeds do not have an outer intact cell layer within which the polysaccharides surround internal columellae. Instead, dehydrated mucilage is spread in a thin homogenous layer over the entire seed surface and upon wetting expands directly outwards, away from the seed. Observing mucilage expansion in real time combined with compositional analysis allowed mucilage layer definition and the roles they play in mucilage release and architecture upon hydration to be explored. The first emergent layer of hydrated mucilage is rich in pectin, extremely hydrophilic, and forms an expansion front that functions to 'jumpstart' hydration and swelling of the second layer. This next layer, comprising the bulk of the expanded seed mucilage, is predominantly composed of heteroxylan and appears to provide much of the structural integrity. Our results indicate that the synthesis, deposition, desiccation, and final storage position of mucilage polysaccharides must be carefully orchestrated, although many of these processes are not yet fully defined and vary widely between myxospermous plant species.