湛水下でのシロイヌナズナの育苗には、ABCG5を介した緻密なキューティクル層の形成が必要であることを明らかにした

Arabidopsis seedling establishment under waterlogging requires ABCG5-mediated formation of a dense cuticle layer.

• Eun-Jung Lee
• Kyung Yoon Kim
• Jie Zhang
• Yasuyo Yamaoka
• Peng Gao
• Hyojin Kim
• Jae-Ung Hwang
• Mi Chung Suh
• Byungho Kang
• Youngsook Lee

抄録

*発芽には種子が十分な水分を吸収することが必要であるが、土壌中の過剰な水分は植物の成長を阻害する。このことから、幼苗の育苗には浸水環境下での生存・発育を助ける耐性機構が存在すると考えられた。*ABCG（ATP-BINDING CASSETTE TRANSPORTER subfamily G）には、多くのATP-BINDING CASSETTE TRANSPORTER（ATP-BINDING CASSETTE TRANSPORTER）タンパク質が含まれており、これらのタンパク質が植物を過酷な環境から守っている。これらのタンパク質が湛水環境下での植物の発育を促進するかどうかを明らかにするために、多くのABCGトランスポーター変異体の湛水環境下での初期育苗を観察しました。*湛水環境下では、ABCG5 苗は、シュート先端部の分裂組織が小さく、真の葉が出てこないなど、深刻な発育障害を示した。abcg5の苗は含水率が高く、水中での浮力が低下していることから、植物の内部や内部に空気空間を保持できていない可能性が示唆された。この可能性を裏付けるように、abcg5の子葉は、キューティクルの透過性が高く、キューティクルワックスの含有量が減少し、キューティクル層の密度が野生型よりもはるかに低くなっていました。*これらの結果は、湛水条件下での植物の適切な発育には、ABCG5の活性によって形成される緻密なキューティクル層が必要であることを示している。

*Germination requires sufficient water absorption by seeds, but excessive water in the soil inhibits plant growth. We therefore hypothesized that tolerance mechanisms exist that help young seedlings survive and develop in waterlogged conditions. *Many ATP-BINDING CASSETTE TRANSPORTER subfamily G (ABCG) proteins protect terrestrial plants from harsh environmental conditions. To establish whether any of these proteins facilitate plant development under waterlogged conditions, we observed the early seedling growth of many ABCG transporter mutants under waterlogged conditions. *abcg5 seedlings exhibited severe developmental problems under waterlogged conditions: the shoot apical meristem was small, and the seedling failed to develop true leaves. The seedlings had a high water content and reduced buoyancy on water, suggesting that they were unable to retain air spaces on and inside the plant. Supporting this possibility, abcg5 cotyledons had increased cuticle permeability, reduced cuticular wax contents, and a much less dense cuticle layer than the wild type. *These results indicate that proper development of plants under waterlogged conditions requires the dense cuticle layer formed by ABCG5 activity.

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