A növényi szteroid hormon bioszintézis szabályozásának molekuláris genetikai vizsgálata
Title in English
Molecular genetic dissection of the regulation of plant steroid hormone biosynthesis
Panel
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent
Institute of Plant Biology (HUN-REN Biological Research Centre Szeged)
Participants
Bakó, László Bancos, Simona Fejes, Erzsébet Gyula, Péter
Starting date
2003-01-01
Closing date
2006-12-31
Funding (in million HUF)
11.276
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
A támogatási időszak során a brasszinoszteroidok (BR-ok, növényi szteroid hormonok) bioszintézisében résztvevő gének funkcióit és szabályozását vizsgáltuk Arabidopsis modellnövényben. Molekuláris genetikai módszerek segítségével meghatároztuk a CYP90C1 és CYP90D1 gének által kódolt ezimek szerepét a hormon szintézisében, és eredményeink alapján új bioszintézis modellt dolgoztunk ki. Elvégeztük a BR szintézis kulcsenzimeit kódoló CPD/CYP90A1 és CYP85A2 gének kifejeződésének részletes vizsgálatát, és kimutattuk, hogy expressziós szintjük emelkedése az aktív hormon felhalmozódását eredményezi. Mindez arra utal, hogy a lokális BR szint kialakításában a bioszintézis génjinek transzkripciós szintű szabályozása fontos szerepet játszik. E két gén napszakos szabályozásának tanulmányozása során bizonyítottuk a fény induktív szerepét, és tisztáztuk hogy a fényhatás közvetítésében a fitokróm B fotoreceptorról kiinduló szignálátviteli útnak van meghatározó jelentősége.
Results in English
In the frame of the current project we studied the functions and regulation of the genes that are involved in the biosynthesis of brassinosteroids (BRs, plant steroid hormones) in Arabidopsis. Using molecular genetic approaches, we identified the reactions catalyzed by the CYP90C1 and CYP90D1 genes, and based on these results we revised the existing model of the BR biosynthetic pathway. We carried out a detailed expressional analysis of the CPD/CYP90A1 and CYP85A2 genes that encode rate limiting enzymes of BR synthesis, and demonstrated that their increased activity results in the accumulation of the bioactive hormone. These results strongly suggest a key role for the transcriptional regulation of BR-biosynthetic genes in the setting of local BR levels. Studies of the diurnal regulation of these genes revealed the inductive role of light, and we determined that this light control depends primarily on signals originating from the phytochrome B photoreceptor. Our results strongly suggest a key role for the transcriptional regulation of BR-biosynthetic genes in the setting of local BR levels.
Szekeres M: Brassinosteroid and systemin: two hormones perceived by the same receptor, Trends Plant Sci 8: 102-104, 2003
Castle J, Szekeres M, Jenkins G, Bishop GJ: Unique and overlapping expression patterns of Arabidopsis CYP85 genes involved in brassinosteroid C-6 oxidation, Plant Mol Biol 57: 129-140, 2005
Montoya T, Nomura T, Yokota T, Farrar K,, Harrison K, Jones JGD, Kaneta T, Kamiya Y, Szekeres M, Bishop GJ: Patterns of Dwarf expression and brassinosteroid accumulation in tomato reveal the importance of brassinosteroid synthesis during fruit development, Plant J 42: 262-269, 2005
Szekeres M, Bishop GJ: Integration of brassinosteroid biosynthesis and signalling, pp. 67-92 in: Hedden P, Thomas S: Plant hormone signaling, Blackwell, Oxford, 2006
Bishop G, Nomura T, Yokota T, Montoya T, Castle J, Harrison K, Kushiro T, Kamiya Y, Yamaguchi S, Bancos S, Szatmári A-M, Szekeres M: Dwarfism and P450-mediated C-6 oxidation of plant steroid hormones, Biochem Soc Trans 34: 1199-1201, 2006
Ohnishi T, Szatmári A-M, Watanabe B, Fujita S, Bancos S, Koncz C, Lafos M, Shibata K, Yokota T, Sakata K, Szekeres M, Mizutani M: C-23 hydroxylation by Arabidopsis CYP90C1 and CYP90D1 reveals a novel shortcut in brassinosteroid biosynthesis, Plant Cell 18: 3275-3288, 2006
Bancos S, Szatmári A-M, Castle J, Kozma-Bognár L, Shibata K, Yokota T, Bishop GJ, Nagy F, Szekeres M: Diurnal regulation of the brassinosteroid-biosynthetic CPD gene in Arabidopsis, Plant Physiol 141: 299-309, 2006
