Las plantas crecen en vegetaciones densas en el riesgo de ser-competido por los vecinos.

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Fig. 1.

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Fig. 1.

Participación auxina en baja R: FR-inducida hipocotilo elongación. La inhibición de la señalización de la auxina (tir1-1 y 50 mM PEO-IAA) (A), la biosíntesis de (wei8-1) (B), o de transporte (25 mM NPA) (C), redujo la respuesta de elongación hipocotilo a 5-d baja R: El tratamiento FR. Actividad de las auxinas se visualizó con el uso de pIAA19 :: GUS, lo que indica que la baja R: FR tratamiento indujo actividad auxina todo el hipocotilo en comparación con condiciones de luz de control, y que esta regulación se suprime cuando son tratados con NPA (D- YO). E, G, y son más altos cuadros de aumento de los hipocotilos de D, F y H. Los datos son medias (n = 24-44) ± SE; la interacción genotipo × luz es significativa en todos los paneles (P

Proteínas PIN son conocidos por ser los reguladores clave de transporte de auxina direccional y, por tanto, varios mutantes para PINs que se sabe que se expresa en el hipocotilo fueron probados para la baja R: alargamiento respuesta inducida FR-(Fig. 2A). Hemos encontrado que pin3-3 muestra una respuesta abolido, similar a las plantas tratadas con el inhibidor de eflujo auxina NPA general, mientras que los otros mutantes de pasador ensayados mostraron una respuesta de tipo salvaje. Nosotros, por lo tanto, sugerimos que PIN3 es una importante proteína de transporte asociadas a controlar bajo R: el crecimiento de elongación inducida FR. Determinamos los niveles endógenos gratuitas IAA para confirmar si las concentraciones de auxina se incrementan durante la baja R: FR y estudiar si esto es PIN3-dependiente. Se tuvo cuidado de cosechar hipocotilos separados, en lugar de plantas enteras, que se hizo anteriormente (12). Se encontró que los niveles libres IAA fueron elevados en hipocotilos de baja R: plántulas expuestas-FR (Fig. 2B). Es importante destacar que esta baja R: aumento inducido-FR del libre IAA fue completamente abolida en pin3-3. Resumiendo, la inhibición de cualquiera de baja R: biosíntesis de auxina inducida FR-o de baja R: coordinación de los transportes inducida FR-de estos mayores niveles de IAA través PIN3 (. Las figuras 1 y 2) conduce a la completa inhibición de la elongación del hipocotilo durante la baja R: FR condiciones .

Fig. 2.

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Fig. 2.

PIN3 regula bajo R: FR-inducida hipocotilo elongación y la acumulación libre de IAA. (A) Los diferentes mutantes (pin) de pasador se cultivaron durante 5 d tanto bajo control y bajo R: FR condiciones de luz. Los datos muestran que pin3-3 carece de la respuesta de la elongación del hipocotilo inducida por la baja R: El tratamiento FR, mientras pin4-2 y pin7 tuvieron una respuesta de tipo similar naturaleza. Los datos son la media (n = 25-41) ± SE; la interacción genotipo * La luz es significativa en todos los paneles (P

Para PIN3 para regular el transporte de auxina en un R: FR manera dependiente, se esperaría que en sí PIN3 ser regulado a la baja R: detección de FR. La tinción de pPIN3 :: GUS indicado mejorado expresión PIN3 en el hipocotilo elongación. Este hallazgo fue confirmado por RT-PCR cuantitativa mostrando una regulación por nueve de PIN3 (Fig. 3 A-C). Además de la expresión mejorada, la localización celular de la proteína PIN3 parecía ser cambiado a bajo R: exposición FR, como se indica por la proteína de fusión PIN3-GFP. En condiciones de luz de control, PIN3-GFP localizada exclusivamente a la parte basal de las células endodérmicas en el hipocotilo (Fig 3 D y E;.. Ver Fig S2 para un Z-pila de epidermis en la vasculatura). Sin embargo, bajo R: FR cambiar esta orientación a una orientación predominantemente lateral. Esta nueva orientación implicaría IAA a ser transportado de las células internas hacia las capas celulares más laterales, lo cual sería consistente con el aumento de la actividad reportero auxina (pIAA19 :: GUS) (Fig. 1 D-I) en esas capas exteriores.

Fig. 3.

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Fig. 3.

Low R: FR regula la expresión PIN y localización PIN3-GFP de una manera dependiente de la auxina. (A) La abundancia de transcripción relativa de PIN3 en las plantas de semillero a 2 d de bajo R: FR, IAA (10 M), o el inhibidor del receptor de auxina PEO-IAA (50 M). Los datos son medias (n = 3-4) ± SE y letras diferentes indican diferencias significativas entre las medias (P

La auxina se ha demostrado que regulan su propio flujo de salida al afectar la expresión y localización subcelular PIN (23-26). Por lo tanto, se estudió si los niveles elevados de baja R: FR impulsa el cambio de expresión PIN3 y PIN3 localización a baja R: FR. Curiosamente, la abundancia de transcripción relativa de PIN3 y la actividad pPIN3 :: GUS se ve reforzada por IAA y la inducción a baja R: FR fue inhibida por el inhibidor de la auxina de señalización PEO-IAA (Fig 3 A, F, y G.). PIN3-GFP abundancia y localización se vio afectada por estos dos tratamientos en mucho de la misma manera (Fig. 3 H e I). Estos datos son consistentes con la hipótesis de que los niveles elevados de auxina en bajo R: FR sí regula la expresión génica y PIN3 PIN3 proteína abundancia y localización, dirigiendo así su propio medio de transporte. Queda por PIN3 estudiado cómo se dirige hacia el lado lateral de la membrana celular, pero una posibilidad es que esto ocurriría través de la fosforilación (27-29).

Los datos antes mencionados muestran cómo PIN3 controla la evasión sombra auxina impulsada en plántulas de Arabidopsis expuestos a baja R: FR. A continuación, estudiamos si estos procesos PIN3 impulsada son adaptables a las plantas que crecen bajo la intensa competencia por la luz en rodales densos, que se hizo mediante la comparación de las plantas cultivadas en alta densidad (1.460 plantas por metro cuadrado) monocultivos de tipo salvaje Col-0 y pin3-3. Tanto la longitud y de la hoja ángulos peciolo aumentaron en respuesta a próxima a vecinos (características clásicas sombra de evitación;. Véase también ref 30) como los densos desarrollados, pero estas respuestas se retrasaron en pin3-3 (Fig 4 A y B.). Esta respuesta evitación de la sombra reducida a los competidores reales vecinos es consistente con la falta de bajo R: FR-inducida alargamiento del hipocotilo (Fig. 2A) y con la elongación pecíolo y el ángulo de la hoja de respuesta reducida a baja R: FR en las plantas en la etapa de roseta (Fig. S3). Para probar si el retraso