The HB40-JUB1 transcriptional regulatory network controls gibberellin homeostasis in Arabidopsis

生物 拟南芥 赤霉素 细胞生物学 转录因子 拟南芥 基因 突变体 遗传学
作者
Shuchao Dong,Danuše Tarkowská,Mastoureh Sedaghatmehr,Maryna Welsch,Saurabh Gupta,Bernd Mueller‐Roeber,Salma Balazadeh
出处
期刊:Molecular Plant [Elsevier BV]
卷期号:15 (2): 322-339 被引量:30
标识
DOI:10.1016/j.molp.2021.10.007
摘要

The gibberellins (GAs) are phytohormones that play fundamental roles in almost every aspect of plant growth and development. Although GA biosynthetic and signaling pathways are well understood, the mechanisms that control GA homeostasis remain largely unclear in plants. Here, we demonstrate that the homeobox transcription factor (TF) HB40 of the HD-Zip family regulates GA content at two additive control levels in Arabidopsis thaliana. We show that HB40 expression is induced by GA and in turn reduces the levels of endogenous bioactive GAs by simultaneously reducing GA biosynthesis and increasing GA deactivation. Consistently, HB40 overexpression leads to typical GA-deficiency traits, such as small rosettes, reduced plant height, delayed flowering, and male sterility. By contrast, a loss-of-function hb40 mutation enhances GA-controlled growth. Genome-wide RNA sequencing combined with molecular-genetic analyses revealed that HB40 directly activates the transcription of JUNGBRUNNEN1 (JUB1), a key TF that represses growth by suppressing GA biosynthesis and signaling. HB40 also activates genes encoding GA 2-oxidases (GA2oxs), which are major GA-catabolic enzymes. The effect of HB40 on plant growth is ultimately mediated through the induction of nuclear growth-repressing DELLA proteins. Collectively, our results reveal the important role of the HB40-JUB1 regulatory network in controlling GA homeostasis during plant growth.
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