シロイヌナズナ植物におけるAKT1とAtHAK5によるKトランスロケーションの調節

Modulation of K translocation by AKT1 and AtHAK5 in Arabidopsis plants.

• Manuel Nieves-Cordones
• Alberto Lara
• Reyes Ródenas
• Jesús Amo
• Rosa María Rivero
• Vicente Martínez
• Francisco Rubio

抄録

根の細胞は土壌溶液からKを取り込み、吸収されたKの一部は木質容器に装填された後、シュートに移動する。K の取り込みと移動は空間的に分離されたプロセスである。K の取り込みは皮質と表皮で行われるのに対し、K の移動は茎から始まる。Kの取り込みと移動の両方の過程が関連していると考えられているが、その関連性についてはよくわかっていない。ここでは、Rbをトレーサーとして用いて、野生型シロイヌナズナのKの取り込みと転座を、K取り込み系または転座系のT-DNA挿入変異体で調べた。シュートへのRbの相対的な転座量は、正味のRb取り込み率と正の相関があり、akt1 athak5 T-DNA変異体の植物は、シュートへのRbの割り当てにおいてより効率的であった。さらに、SKORの変異と植物の蒸散量の減少は、K -飢餓植物におけるAtHAK5遺伝子発現の完全なアップレギュレーションとRbの取り込みを妨げた。最後に、Rbは根の木質血管から回収され、AKT1がK-不足植物で重要な役割を果たしていることがわかった。以上の結果から、Kの取り込みと移動は、K輸送系の発現を調節するシグナルを介して緊密に協調していることが示唆された。

Root cells take up K from the soil solution, and a fraction of the absorbed K is translocated to the shoot after being loaded into xylem vessels. K uptake and translocation are spatially separated processes. K uptake occurs in the cortex and epidermis whereas K translocation starts at the stele. Both uptake and translocation processes are expected to be linked, but the connection between them is not well characterized. Here, we studied K uptake and translocation using Rb as a tracer in wild-type Arabidopsis thaliana and in T-DNA insertion mutants in the K uptake or translocation systems. The relative amount of translocated Rb to the shoot was positively correlated with net Rb uptake rates, and the akt1 athak5 T-DNA mutant plants were more efficient in their allocation of Rb to shoots. Moreover, a mutation of SKOR and a reduced plant transpiration prevented the full upregulation of AtHAK5 gene expression and Rb uptake in K -starved plants. Lastly, Rb was found to be retrieved from root xylem vessels, with AKT1 playing a significant role in K -sufficient plants. Overall, our results suggest that K uptake and translocation are tightly coordinated via signals that regulate the expression of K transport systems.

© 2019 John Wiley & Sons Ltd.