Mutation of rice EARLY LEAF LESION AND SENESCENCE 1 (ELS1), which encodes an anthranilate synthase α‐subunit, induces ROS accumulation and cell death through activating the tryptophan synthesis pathway in rice

互补 突变体 生物 衰老 下调和上调 细胞生物学 程序性细胞死亡 突变 蛋白质亚单位 叶绿体 表型 野生型 生物化学 基因 细胞凋亡
作者
Wenhao Li,Weimin Cheng,Hongrui Jiang,Fang Cheng,Lingling Peng,Liangzhi Tao,Yue Zhan,Xianzhong Huang,Bojun Ma,Xifeng Chen,Yuejin Wu,Binmei Liu,Xiangdong Fu,Kun Wu,Yafeng Ye
出处
期刊:Plant Journal [Wiley]
卷期号:120 (6): 2723-2737 被引量:3
标识
DOI:10.1111/tpj.17141
摘要

SUMMARY Lesion‐mimic mutants (LMMs) serve as valuable resources for uncovering the molecular mechanisms that govern programmed cell death (PCD) in plants. Despite extensive research, the regulatory mechanisms of PCD and lesion formation in various LMMs remain to be fully elucidated. In this study, we identified a rice LMM named early leaf lesion and senescence 1 ( els1 ), cloned the causal gene through map‐based cloning, and confirmed its function through complementation. ELS1 encodes an anthranilate synthase α‐subunit involved in anthranilate biosynthesis. It is predominantly localized in chloroplasts and is primarily expressed in light‐exposed tissues. Mutation of ELS1 triggers upregulation of its homologous gene, ASA1 , via a genetic compensation response, leading to the activation of the tryptophan (Trp) synthesis pathway and amino acid metabolism. The accumulation of abnormal Trp‐derived intermediate metabolites results in reactive oxygen species (ROS) production and abnormal PCD in the els1 mutant, ultimately causing the leaf lesion phenotype. The els1 mutant also exhibits reduced chlorophyll content, upregulation of genes related to chloroplast degradation and leaf senescence, and decreased activity of photosynthetic proteins, indicating that ELS1 plays a role in chloroplast development. These factors collectively contribute to the premature leaf senescence observed in the els1 mutant. Our findings shed light on the role of ELS1 in regulating ROS accumulation and PCD in rice, providing further genetic insights into the molecular mechanisms governing leaf lesions and senescence.
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