การเปลี่ยนแปลงรูปแบบการแสดงออกของยีนในวิถีสื่อสัญญาณฮอร์โมน Brassinosteroid เพื่อควบคุมการออกดอกของมะพร้าว (Cocos nucifera L.)
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
บทคัดย่อ
เพื่อให้ทราบถึงกลไกควบคุมการออกดอกในระดับโมเลกุลของมะพร้าว (Cocos nucifera L.) ซึ่งมีระยะการเจริญเติบโตทางลำต้นและใบที่ยาวนาน จึงค้นหายีนที่ควบคุมการเปลี่ยนจากระยะการเจริญเติบโตทางลำต้นและใบเข้าสู่ระยะออกดอกด้วยเทคนิค DDRT-PCR (differential display RT-PCR) โดยเปรียบเทียบรูปแบบการแสดงออกของยีนในเนื้อเยื่อเจริญปลายยอด (SAM) ของมะพร้าวสายพันธุ์ต้นเตี้ยระหว่างระยะการเจริญเติบโตทางลำต้นและใบ (เพิ่งงอก 4, 6, 12 และ 24 เดือน) กับระยะออกดอก (36 เดือน) พบยีนกำหนดรหัสเอนไซม์ในวิถีการสื่อสัญญาณของฮอร์โมน brassinosteroid ที่แสดงให้เห็นว่ามีการแสดงออกที่แตกต่างกันระหว่างเนื้อเยื่อทั้ง 2 ระยะ ได้แก่ ยีน SERK1-like (somatic embryogenesis receptor kinase 1-like) มีการแสดงออกสูงในเนื้อเยื่อเจริญปลายยอดระยะการเจริญเติบโตทางลำต้นและใบ ขณะที่ยีน FEI 1 (LRR-receptor-like serine/threonine-protein kinase FEI 1) BZR1 (BZR1 homolog 3-like) มีการแสดงออกสูงในระยะออกดอก และยังพบการแสดงออกของยีน inactive LRR-RLK (leucine rich repeat receptor like kinase) ที่อยู่ในวิถี CLAVATA มีการแสดงออกสูงในระยะออกดอก ชี้ให้เห็นว่าการออกดอกในมะพร้าวควบคุมด้วยฮอร์โมน brassinosteroid ที่ทำงานร่วมกับวิถี CLAVATA เมื่อตรวจสอบการแสดงออกของยีนเหล่านี้ในระหว่างการเจริญเติบโตและพัฒนา (ตั้งแต่งอกจนถึงระยะออกดอก) ของมะพร้าวสายพันธุ์ต้นเตี้ยและสายพันธุ์ต้นสูง พบว่ายีน SERK-1 like มีการแสดงออกสูงสุดที่ระยะเพิ่งงอก และมีแนวโน้มลดลง ซึ่งตรงกันข้ามกับยีน FEI 1, inactive LRR-RLK และ BZR1 homolog 3-like ซึ่งมีการแสดงออกต่ำสุดในระยะเพิ่งงอก แล้วมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตลอดระยะการเจริญเติบโตและพัฒนา โดยพบการแสดงออกสูงสุดที่ระยะออกดอก ซึ่งชี้ให้เห็นว่าการทำงานร่วมกันของยีนในวิถีสื่อสัญญาณฮอร์โมน brassinosteroid นั้นมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการเปลี่ยนแปลงจากระยะการเจริญเติบโตและพัฒนาของมะพร้าว และเป็นที่น่าสังเกตว่าการแสดงออกของยีน inactive LRR-RLK ในมะพร้าวสายพันธุ์ต้นเตี้ยถูกชักนำให้มีการแสดงออกที่เร็วและสูงกว่ามะพร้าวสายพันธุ์ต้นสูง จึงเป็นไปได้ว่าการควบคุมการแสดงออกของยีนนี้น่าจะมีบทบาทสำคัญในการทำให้มะพร้าวต้นเตี้ยมีระยะการเจริญเติบโตทางลำต้นและใบที่สั้นกว่ามะพร้าวสายพันธุ์ต้นสูง
คำสำคัญ : การออกดอก; มะพร้าว; เจริญเติบโตทางลำต้นและใบที่ยาวนาน; ฮอร์โมนบราสสิโนสเตอรอยด์
Article Details
เอกสารอ้างอิง
[2] Simpson, G.G., Gendall, A.R. and Dean, C., 1999, When switch to flowering, Annu. Rev. Cell. Dev. Biol. 15: 519-550.
[3] Araki, T., 2001, Transition from vegetative to reproductive phase, Curr. Opin. Plant Biol. 4: 63-68.
[4] Hackett, W.P., 1985. Juvenility, maturation and rejuvenation in woody plant, Horti. Rev. 7: 109-155.
[5] Martin-Trillo, M. and Martinez-Zapater, J.M., 2002, Growing up fast: manipulating the generation time of trees, Curr. Opin. Biotechnol. 13: 151-155.
[6] Clarke, J.H., Tack, D., Findlay, K., van Montagu, M. and van Lijsebettens, M., 1999, The SERRATE locus controls the formation of the early juvenile leaves and phase length in Arabidopsis, Plant J. 20: 493-501.
[7] Peragine, A., Yoshikawa, M., Wu, G., Albrecht, H.L. and Poethig, R.S., 2004, SGS3 and SGS2/SDE1/RDR6 are required for juvenile development and the production of trans-acting siRNAs in Arabidopsis, Genes Dev. 18: 2368-2379.
[8] Bohmert, K., Camus, I., Bellini, C., Bouchez, D., Caboche, M. and Benning, C., 1998, AGO1 defines a novel locus of Arabidopsis controlling leaf development, EMBO. J. 17: 170-180.
[9] Telfer, A. And Poethig, R.S., 1998, HASTY: A gene that regulates the timing of shoot maturation in Arabidopsis thaliana, Development 125: 1889-1898.
[10] Berardini, T.Z., Bollman, K., Sun, H. and Poethig, R.S., 2001, Regulation of vegetative phase change in Arabidopsis thaliana by cyclophilin 40, Science 291: 2405-2407.
[11] Hunter, C., Sun, H. and Poethig, R.S., 2003, The Arabidopsis heterochronic gene ZIPPY is an ARGONAUTE family member, Curr. Biol. 13: 1734-1739.
[12] Park, M.Y., Wu, G., Gonzalez-Sulser, A., Vaucheret, H. and Poethig, R.S., 2005, Nuclear processing and export of microRNAs in Arabidopsis, Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 102: 3691-3696.
[13] Yang, L., Huang, W., Wang, H., Cai, R., Xu, Y. and Huang, H., 2006, Characterizations of a hypomorphic argonaute1 mutant reveal novel AGO1 functions in Arabi-dopsis lateral organ development, Plant Mol. Biol. 61: 63-78.
[14] Smith, M.R., Willmann, M.R., Wu, G., Berardini, T.Z., Moller, B., Weijers, D. and Poethig, R.S., 2009, Cyclophilin 40 is required for microRNA activity in Arabidopsis, Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 106: 5424-5429.
[15] Moon, Y.H., Chen, L., Pan, R.L., Chang, H.S., Zhu, T., Maffeo, D.M. and Sung, Z.R., 2003, EMF genes maintain vegetative develop-ment by repressing the flower program in Arabidopsis, Plant Cell 15: 681-693.
[16] Kim, S.Y., Zhu, T. and Sung, Z.R., 2010, Epigenetic regulation of gene programs by EMF1 and EMF2 in Arabidopsis, Plant Physiol. 152: 516-518.
[17] Xu, S.L., Rahman, A., Baskin, T.I. and Kieber, J.J., 2008, Two leucine-rich repeat receptor kinases mediate signaling linking cell wall biosynthesis and ACC synthase in Arabidopsis, Plant Cell 20: 3065-3079.
[18] Sablowski, R., 2007, The dynamic plant stem cell niches, Curr. Opin. Plant Biol. 10: 639-644.
[19] Durbak, A.R. and Tax, F.E., 2011, CLAVATA signaling pathway receptors of Arabidopsis regulate cell proliferation in fruit organ formation as well as in meristems, Genetics 189: 177-194.
[20] Xing, L.B., Zhang, D., Li, Y.M., Shen, Y.W., Zhao, C.P., Ma, J.J., An, N. and Han, M.Y., 2015, Transcription profiles reveal sugar and hormone signaling pathways mediating flower induction in apple (Malus domestica Borkh), Plant Cell Physiol. 56: 2052-2068.
[21] Hecht, V., Vielle-Calzada, J., Hartog, M., Schmidt, E., Boutilier, K., Grossniklaus, U. and de Vries, S., 2001, The Arabidopsis somatic embryogenesis receptor kinase1 gene is expressed in developing ovules and embryos and enhances embryogenic competence in culture, Plant Physiol. 127: 803-816.
[22] Brand, U., Fletcher, J.C., Hobe, M., Meyerowitz, E.M. and Simon, R., 2000, Dependence of stem cell fate in Arabidopsis on a feedback loop regulated by CLV3 activity, Science 289: 617-619.
[23] Bishop, G.J. and Koncz, C., 2002, Brassinosteroids and plant steroid hormone signaling, Plant Cell 14: 97-110.
[24] Mouradov, A., Cremer, F. and Coupland, G., 2002, Control of flowering time, Plant Cell 14: 111-130.
[25] Mitchell, J.W., Mandava, N., Worley, J.F., Plimmer, J.R. and Smith M.V., 1970, Brassins – a new family of plant hormones from rape pollen, Nature 225: 1065-1066.
[26] Grove, M.D., Spencer, F.G., Rohwededer, W.K., Mandava, N.B., Worley, J.F., Warthen, J.D., Steffens, G.L., Flippen-Anderson, J.L and Cook, J.C., 1979, Brassinolide, a plant growth-promoting steroid isolated from Brassica napus pollen, Nature 281: 216-217.
[27] Li, J., Nagpal, P., Vitart, V., McMorris, T.C. and Chory, J., 1996, A role for brassinosteroids in light-dependent development of Arabidopsis, Science 272: 398-401.
[28] Azpiroz, R., Wu, Y., Cascio, J.C.L and Feldmann, K.A., 1998, An Arabidopsis brassinosteroid-dependent mutant is blocked in cell elongation, Plant Cell 10: 219-230.
[29] Turk, E.M., Fujioka, S., Seto, H., Shimada, Y., Takatsuto, S., Yoshida, S., Wang, H., Torres, Q.I., Ward, J.M., Murthy, G., Zhang, J., Walker, J.C. and Neff, M.M., 2005, BAS1 and SOB7 act redundantly to modulate Arabidopsis photomorphogenesis via unique brassinosteroid inactivation mechanisms, Plant J. 42: 23-34.
[30] Domagalska, M.A., Schomburg, F.M., Amasino, R.M., Vierstra, R.D., Nagy, F. and Davis, S.J., 2007, Attenuation of brassinosteroid signaling enhances FLC expression and delays flowering, Development 134: 2841-2850.
[31] Li, J. and Chory, J., 1997, A putative leucine-rich repeat receptor kinase involved in brassinosteroid signal transduction, Cell 90: 929-938.
[32] Yu, X., Li, L., Li, L., Guo, M., Chory, J. and Yin, Y., 2008, Modulation of brassinosteroid-regulated gene expression by Jumonji domain containing proteins ELF6 and REF6 in Arabidopsis, Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 105: 7618-7623.
[33] Clouse, S.D., 2008, The molecular intersection of brassinosteroid regulated growth and flowering in Arabidopsis, Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 105: 7345-7346.
