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Aethionema arabicum: a novel model plant to study the light control of seed germination

发芽 赤霉素 十字花科 脱落酸 生物 拟南芥 拟南芥 远红色 光敏色素 植物 植物激素 光强度 蓝光 红灯 基因 突变体 生物化学 物理 光学
作者
Zsuzsanna Mérai,Kai Graeber,Per K.I. Wilhelmsson,Kristian K. Ullrich,Waheed Arshad,Christopher Grosche,Danuše Tarkowská,Veronika Turečková,Miroslav Strnad,Stefan A. Rensing,Gerhard Leubner-Metzger,Ortrun Mittelsten Scheid
出处
期刊:Journal of Experimental Botany [Oxford University Press]
卷期号:70 (12): 3313-3328 被引量:23
标识
DOI:10.1093/jxb/erz146
摘要

Abstract The timing of seed germination is crucial for seed plants and is coordinated by internal and external cues, reflecting adaptations to different habitats. Physiological and molecular studies with lettuce and Arabidopsis thaliana have documented a strict requirement for light to initiate germination and identified many receptors, signaling cascades, and hormonal control elements. In contrast, seed germination in several other plants is inhibited by light, but the molecular basis of this alternative response is unknown. We describe Aethionema arabicum (Brassicaceae) as a suitable model plant to investigate the mechanism of germination inhibition by light, as this species has accessions with natural variation between light-sensitive and light-neutral responses. Inhibition of germination occurs in red, blue, or far-red light and increases with light intensity and duration. Gibberellins and abscisic acid are involved in the control of germination, as in Arabidopsis, but transcriptome comparisons of light- and dark-exposed A. arabicum seeds revealed that, upon light exposure, the expression of genes for key regulators undergo converse changes, resulting in antipodal hormone regulation. These findings illustrate that similar modular components of a pathway in light-inhibited, light-neutral, and light-requiring germination among the Brassicaceae have been assembled in the course of evolution to produce divergent pathways, likely as adaptive traits.
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