The role of ethylene and the N-end rule pathway in the regulation of Arabidopsis seed dormancy
Intervention de l'éthylène et de la voie "N-end rule" de la proléolyse dans la régulation de la dormance des graines d'Arabidopsis
Résumé
Ethylene as chilling and GA3, was able to improve the germination of primary dormant seeds of Arabidopsis thaliana (Col-0) at 25 °C in darkness. Chilling did not require EIN4, ETR1 and EIN2 involved in ethylene signaling to break seed dormancy while GA required ETR1.The improving effect of ethylene in seed germination is EIN4 independent, and is associated with a decrease in ABA/GA ratio and a down-regulation of DELLAs and ABI5 genes related to GA and ABA signaling, respectively. The mutant affected in the proteolytic N-end rule pathway, prt6, was insensitive to ethylene in seed germination evidenced that PRT6 was involved in dormancy release by ethylene, and this insensitivity was related to a crosstalk with ABA/GAs. The substrates of the N-end rule pathway, ERFVIIs (HRE1, HRE2, RAP2.2, RAP2.3, and RAP2.12), might result in the insensitivity with an increased germination in prt6rap2.2rap2.3rap2.12 rather than in prt6hre1hre2, which also indicated that the 3 RAPs acted downstream of PRT6, while the 2 HREs acted upstream of PRT6. Ethylene reduced the transcript expression of the 3 RAPs in Col-0, but the 3 RAPs were maintained or induced by ethylene in prt6. Besides, HRE2 was up-regulated in prt6 seeds, but it was down-regulated in prt6rap2.2rap2.3rap2.12, suggesting that the 3 RAPs might stimulate the expression of HRE2. Ethylene differently changed the seed proteome of Col and prt6 with 587 and 30 significant proteins, respectively. The functional class scoring analysis identified one biological process, response to hypoxia, which was distinct in prt6, however the insensitivity of prt6 to ethylene was independent of ROS production or respiration intensity.
L'éthylène comme la stratification au froid et le GA3, stimule la germination des graines d'Arabidopsis thaliana (Col-0) ayant une dormance primaire, à 25 °C et à l'obscurité. L'élimination de la dormance au froid n'exige pas ETR1, EIN4 et EIN2, alors que l'effet du GA3 nécessite ETR1. L'effet stimulateur de l'éthylène est associé à une réduction de l'expression des gènes impliqués dans les voies de signalisation des GAs (DELLAs) et de l'ABA (ABI5). Les graines du mutant prt6 affectées dans la voie "N-end rule" de la protéolyse, sont insensibles à l'éthylène, montrant que PRT6 intervient dans l'action de l'éthylène, et cette insensibilité résulte aussi d'une interrelation avec la balance ABA/GAs. D'autre part, les facteurs de transcription de la réponse à l'éthylène du groupe VII, (ERF VIIs), substrats de la voie "N-end rule", interviennent dans cette insensibilité. La sensibilité à l'éthylène de prt6rap2.2rap2.3rap2.12 et l'insensibilité de prt6hre1hre2, permet de montrer que les 3 RAPs et les 2 HREs interviennent respectivement en aval et en amont de PRT6. L'éthylène induit une diminution de l'expression des 3 RAPs dans Col, mais maintient ou induit celle-ci dans prt6. De plus, l'expession de HRE2 augmente dans prt6, mais diminue dans prt6rap2.2rap2.3rap2.12, suggérant que les 3 RAPs peuvent réguler l'expression de HRE2. De plus, l'éthylène modifie différentiellement le protéome de Col et de prt6 avec respectivement 587 et 30 protéines significatives. L'analyse des classes fonctionnelles a permis d'identifier la réponse à hypoxie comme processus biologique spécifique de prt6, mais leur insensibilité à l'éthylène est indépendante des ROS et de l'intensité respiratoire.
Origine : Version validée par le jury (STAR)