Μοριακός άτλας της μορφογένεσης των ριζικών τριχιδίων στο Arabidopsis Thaliana

Abstract

Οι φυτορμόνες δρουν με μηχανισμούς, οι οποίοι περιλαμβάνουν μια αλληλουχία μεταβολικών και μοριακών τροποποιήσεων με κοινά χαρακτηριστικά. Η αυξίνη σχετίζεται με την ανάπτυξη του φυτού, μεταφέρεται στο ριζικό σύστημα σε διαφορετικά σημεία με τη βοήθεια πρωτεϊνών (PIN, AUX, Trh1). Η εκροή της Αυξίνης αναλόγως το pH εισέρχεται στο κύτταρο κυρίως με ανιονική μορφή ΙΑΑ- από πρωτεϊνικούς φορείς AUX/LAX και στη συνέχεια μεταφέρεται μέσω PIN και Trh1. Η δημιουργία ριζικών τριχιδίων περιλαμβάνει το σχηματισμό εξογκώματος στο βασικό άκρο του τριχοβλάστη από τοπική διάχυτη ανάπτυξη. Τα φυτά Arabidopsis είναι ομόζυγα για μια πλήρη μετάλλαξη μικροσκοπικών ριζικών τριχιδίων (Trh1, tiny root hair) με απώλεια λειτουργίας δημιουργήθηκαν μέσω της μεθόδου σήμανσης Τ-DNA. Τα φυτά Trh1 δε σχηματίζουν ριζικά τριχίδια αλλα ούτε αντιλαμβάνονται τον άξονα της βαρύτητας. Μια προβλεπόμενη πρωτογενής δομή του TRH1 δείχνει ότι ανήκει στην οικογένεια μεταφορέων AtKT / AtKUP / HAK K (+). O φαινότυπος TRH1 δεν αποκαταστάθηκε όταν τα μεταλλαγμένα φυτά αναπτύχθηκαν σε υψηλές εξωτερικές συγκεντρώσεις καλίου. Αυτά τα δεδομένα δείχνουν ότι το TRH1 μεσολαβεί στη μεταφορά K (+) στις ρίζες του Arabidopsis και είναι υπεύθυνο για τη συγκεκριμένη μετατόπιση του K. Στο Arabidopsis Thaliana στο γονίδιο Trh1 πραγματοποιούνται 2 μεταλλάξεις, το ON το οποίο σηματοδοτεί την αλλαγή Σερίνης σε Γλουταμινικό Οξύ και το OFF σηματοδοτεί μετάλλαξη πρωτεϊνικού οξέος Σερίνης σε Αλανίνη. Χρησιμοποιήθηκε η κατασκευή 35S::TRH1:ON:YFP:FLAG και 35S::TRH1:OFF:YFP:FLAG ώστε να τακτοποιηθούν διαφορές μεταξύ τους σε σχέση με την ανάπτυξη τους και το φαινότυπο τους. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε βιοπληροφορική ανάλυση σε γονίδια που σχετίζονται με γεωτροπισμό αλλα και με ριζικά τριχίδια ώστε να φανερωθούν τα κοινά στοιχεία.

Phytormones act by mechanisms, which include a sequence of metabolic and molecular modifications with common characteristics. Auxin is associated with plant growth, is transported to the root system at different points as a concequence of proteins (PIN, AUX, Trh1). Auxin-dependent pH enters the cell mainly in the anionic form of IAA- from AUX / LAX protein vectors and is then transported via PIN and Trh1. The formation of root hairs involves the formation of a prominence at the base of the hair trichoblast from growth. Arabidopsis plants are homozygous for a complete mutation of tiny root hairs (Trh1, tiny root hair) with loss of function created through the T-DNA labeling method. Trh1 plants do not form root hairs but do not perceive the axis of gravity. A predicted primary structure of Trh1 indicates that it belongs to the AtKT / AtKUP / HAK K (+) transporter family. The Trh1 phenotype was not restored when the mutant plants were grown at high external potassium concentrations. These data indicate that TRH1 mediates the transport of K (+) to the roots of Arabidopsis and is responsible for the specific displacement of K. In Arabidopsis Thaliana, two mutations occur in the Trh1 gene, the ON which signals the change of Serine to Glutamic Acid and the OFF signal the mutation of Serine protein acid to Alanine. The 35S: TRH1: ON: YFP: FLAG and OFF: YFP: FLAG to sort out differences between them in terms of their development and phenotype In addition, bioinformatics analysis was performed on genes related to geotropics as well as root hairs to reveal the common ones.