エロンゲーター複合体の最大サブユニットをコードするCURLED LATER1は、イネの葉の発達とメリステム機能にユニークな役割を持っている

CURLED LATER1 encoding the largest subunit of the Elongator complex has a unique role in leaf development and meristem function in rice.

• Hikari Matsumoto
• Yukiko Yasui
• Yoshihiro Ohmori
• Wakana Tanaka
• Tetsuya Ishikawa
• Hisataka Numa
• Kenta Shirasawa
• Yojiro Taniguchi
• Junichi Tanaka
• Yasuhiro Suzuki
• Hiro-Yuki Hirano

抄録

真核生物に保存されているエロンゲーター複合体は、多様な生物で複数の役割を担っている。シロイヌナズナでは、発生、ホルモン作用、環境応答などに関与していることが明らかになっている。しかし、シロイヌナズナ以外の植物では、その機能についての知見は乏しい。本研究では、まず、イネの葉が狭くカールしている変異体「curled later1（cur1）」の特徴を明らかにするために、遺伝子解析を行った。その結果、cur1 変異体は異芽性の変化を示し、この変異体の葉の表現型は植物の成体発生の後期に特異的に現れることがわかった。このことから、CUR1ではシュート先端部の分裂体（SAM）の活性が一部低下していることが示唆された。次に、CUR1がElongatorの最大サブユニットである酵母ELP1様タンパク質をコードしていることを明らかにした。さらに、Elongatorの触媒サブユニットをコードするOsELP3を破壊すると、突然変異体表現型の出現時期を含め、cur1と同様の表現型が得られた。このことから、Elongatorの活性は、植物後期の葉の発育に特別に必要とされていると考えられる。トランスクリプトーム解析の結果、cur1のシュート先端部では、生長後期の葉の発育に必要なタンパク質の品質制御に関与する遺伝子が高頻度に発現していることが明らかになった。CUR1とそのシロイヌナズナのオルソログとの間の変異体表現型と遺伝子発現プロファイルの違いは、Elongatorがイネの発生においてユニークな役割を果たすように進化してきたことを示唆している。支援情報。

The Elongator complex, which is conserved in eukaryotes, has multiple roles in diverse organisms. In Arabidopsis thaliana, Elongator is shown to be involved in development, hormone action, and environmental responses. Except for Arabidopsis, however, our knowledge of its function is poor in plants. In this study, we initially carried out a genetic analysis to characterize a rice mutant with narrow and curled leaves, termed curled later1 (cur1). The cur1 mutant displayed a heteroblastic change, whereby the mutant leaf phenotype appeared specifically at a later adult phase of vegetative development. The shoot apical meristem (SAM) was small and the leaf initiation rate was low, suggesting that the activity of the SAM seemed to be partially reduced in cur1. We then revealed that CUR1 encodes a yeast ELP1-like protein, the largest subunit of Elongator. Furthermore, disruption of OsELP3 encoding the catalytic subunit of Elongator resulted in phenotypes similar to those of cur1, including the timing of the appearance of mutant phenotypes. Thus, Elongator activity seems to be specifically required for leaf development at the late vegetative phase. Transcriptome analysis showed that genes involved in protein quality control were highly upregulated in the cur1 shoot apex at the later vegetative phase, suggesting the restoration of impaired proteins probably produced by partial defects in translational control due to the loss of function of Elongator. The differences in the mutant phenotype and gene expression profile between CUR1 and its Arabidopsis ortholog suggest that Elongator has evolved to play a unique role in rice development. Supporting Information.

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