Functional characterization of the plastidial 3-phosphoglycerate dehydrogenase family in Arabidopsis.

نویسندگان

  • Walid Toujani
  • Jesús Muñoz-Bertomeu
  • María Flores-Tornero
  • Sara Rosa-Téllez
  • Armand Djoro Anoman
  • Saleh Alseekh
  • Alisdair R Fernie
  • Roc Ros
چکیده

This work contributes to unraveling the role of the phosphorylated pathway of serine (Ser) biosynthesis in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) by functionally characterizing genes coding for the first enzyme of this pathway, 3-phosphoglycerate dehydrogenase (PGDH). We identified two Arabidopsis plastid-localized PGDH genes (3-PGDH and EMBRYO SAC DEVELOPMENT ARREST9 [EDA9]) with a high percentage of amino acid identity with a previously identified PGDH. All three genes displayed a different expression pattern indicating that they are not functionally redundant. pgdh and 3-pgdh mutants presented no drastic visual phenotypes, but eda9 displayed delayed embryo development, leading to aborted embryos that could be classified as early curled cotyledons. The embryo-lethal phenotype of eda9 was complemented with an EDA9 complementary DNA under the control of a 35S promoter (Pro-35S:EDA9). However, this construct, which is poorly expressed in the anther tapetum, did not complement mutant fertility. Microspore development in eda9.1eda9.1 Pro-35S:EDA9 was arrested at the polarized stage. Pollen from these lines lacked tryphine in the interstices of the exine layer, displayed shrunken and collapsed forms, and were unable to germinate when cultured in vitro. A metabolomic analysis of PGDH mutant and overexpressing plants revealed that all three PGDH family genes can regulate Ser homeostasis, with PGDH being quantitatively the most important in the process of Ser biosynthesis at the whole-plant level. By contrast, the essential role of EDA9 could be related to its expression in very specific cell types. We demonstrate the crucial role of EDA9 in embryo and pollen development, suggesting that the phosphorylated pathway of Ser biosynthesis is an important link connecting primary metabolism with development.

برای دانلود متن کامل این مقاله و بیش از 32 میلیون مقاله دیگر ابتدا ثبت نام کنید

ثبت نام

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

جداسازی ژن Phosphoglycerate Dehydrogenase از گیاه هالوفیت Aeluropus littoralis و بررسی عملکرد جهش یافته T-DNA آن در گیاه مدل Arabidopsis thaliana

تحلیل داده‌های زیستی نقش مهمی در بررسی ژن‌ها در پاسخ به تنش‌ها دارد. هالوفیت Aeluropus littoralis، منبع ژنتیکی ارزشمندی در شناسایی ژن‌های دخیل در تحمل گیاه به تنش‌ها می‌باشد. در مطالعه حاضر، ژن فسفوگلیسرات دهیدروژناز (PGDH) به عنوان اولین آنزیم مؤثر در تولید سرین، بر اساس توالی EST ثبت شده از گیاه آلوروپوس در شرایط تنش شوری و با استفاده از روش RLM-RACE جداسازی شد. با همپوشانی توالی ناحیه َ3 و ES...

متن کامل

جداسازی ژن Phosphoglycerate Dehydrogenase از گیاه هالوفیت Aeluropus littoralis و بررسی عملکرد جهش یافته T-DNA آن در گیاه مدل Arabidopsis thaliana

تحلیل داده‌های زیستی نقش مهمی در بررسی ژن‌ها در پاسخ به تنش‌ها دارد. هالوفیت Aeluropus littoralis، منبع ژنتیکی ارزشمندی در شناسایی ژن‌های دخیل در تحمل گیاه به تنش‌ها می‌باشد. در مطالعه حاضر، ژن فسفوگلیسرات دهیدروژناز (PGDH) به عنوان اولین آنزیم مؤثر در تولید سرین، بر اساس توالی EST ثبت شده از گیاه آلوروپوس در شرایط تنش شوری و با استفاده از روش RLM-RACE جداسازی شد. با همپوشانی توالی ناحیه َ3 و ES...

متن کامل

Isolation and molecular characterization of the RecQsim gene in Arabidopsis, rice (Oryza sativa) and rape (Brassica napus)

In any organism that reproduces sexually, DNA Recombination plays vital roles in the generation of allelic diversity as well as in preservation of genome fidelity. Genome fidelity is particularly important in plants because mutations occurring during the development of flowering plants are heritable and can be passed onto the next generation. One of the gene families that play crucial roles in ...

متن کامل

Identification and Functional Characterization of Arabidopsis icl Mutant Under Trehalose Feeding in Light and Dark Conditions

Trehalose is a non-reducing sugar that plays an important role in plant growth and development. To study the role of trehalose on lipid metabolism and gluconeogenesis, Arabidopsis thaliana wild type (WT) and TreF (a line expressing trehalase) were grown on ½ MS medium with or without 100 mM sucrose and or trehalose in light or continuous darkness. In dark, trehalose leads skotomorphoge...

متن کامل

Identification of the Arabidopsis palmitoyl-monogalactosyldiacylglycerol delta7-desaturase gene FAD5, and effects of plastidial retargeting of Arabidopsis desaturases on the fad5 mutant phenotype.

Hexadeca 7,10,13-trienoic acid (16:3Delta(7,10,13)) is one of the most abundant fatty acids in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) and a functional component of thylakoid membranes, where it is found as an sn-2 ester of monogalactosyldiacylglycerol. The Arabidopsis fad5 mutant lacks activity of the plastidial palmitoyl-monogalactosyldiacylglycerol Delta7-desaturase FAD5, and is characterized bio...

متن کامل

ذخیره در منابع من


  با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

برای دانلود متن کامل این مقاله و بیش از 32 میلیون مقاله دیگر ابتدا ثبت نام کنید

ثبت نام

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

عنوان ژورنال:
  • Plant physiology

دوره 163 3  شماره 

صفحات  -

تاریخ انتشار 2013