Molecular mechanism of transport of plant hormone auxin into cells

Abstract

Nerovnoměrná distribuce regulátoru růstu rostlin (fytohormonu) auxinu zprostředkovává mnoho základních procesů ve vývoji rostlin. Auxin je transportován v rostlinném těle buď vaskulárním systémem nebo z buňky do buňky prostřednictvím tzv. polárního transportum auxinu (PAT). PAT zahrnuje pasivní transport auxinu do buněk difuzí kombinovaný s aktivním přenosem auxinových molekul prostřednictvím specializovaných přenašečů auxinu do buňky a z buňky. Tato práce je zaměřena na studium procesů podílejících se na přenosu auxinu do rostlinných buněk. Na základě molekulárně-biologické a biochemické charakterizace byla potvrzena funkce proteinu PaLAX1 z plané třešně Prunus avium jako přenašeče auxinu do buněk. Izolovaná cDNA genu PaLAX1 a jeho proteinové produkty jsou velmi podobné sekvencím cDNA a odpovídajících proteinových produktů genů rodiny AUX1/LAX z modelové rostliny A. thaliana, které kódují přenašeče auxinu do buněk. Na úrovni orgánů a jednotlivých buněk jsme prokázali, že nadprodukce proteinu PaLAX1 v transgenních liniích způsobuje zvýšení obsahu nativního auxinu kyseliny indol-3-octové i zvýšený příjem syntetického auxinu, kyseliny 2,4-dichlorfenoxyoctové. Dále byl zkoumán mechanismus účinku inhibitorů přenašeče auxinu do buňky kyseliny 1- naftoxyoctové (1-NOA), kyseliny 2-naftoxyoctové (2-NOA), a...

The non-uniform distribution of the plant growth regulator (phytohormone) auxin is known to mediate many fundamental processes in plant development. Auxin is transported through the plant body either via vascular pathways or from cell to cell by specialized polar auxin transport machinery. This machinery consists of a balanced system of passive diffusion combined with the activities of auxin influx and efflux carriers. This work is focused on the processes that are involved in the uptake of auxin into plant cells. On the basis of molecular-biological and biochemical characterization, the function as an auxin influx carrier was confirmed for PaLAX1 protein from wild cherry (Prunus avium). The sequences of isolated cDNA of the PaLAX1 gene and of its protein product are highly similar to both the cDNAs and the corresponding protein products of the AUX1/LAX-type genes, coding for putative auxin influx carriers in model plant A. thaliana. On the level of organs and single cells, we have shown that the overproduction of PaLAX1 in transgenic lines resulted in an increase of the content of native auxin indole-3-acetic acid as well as of the uptake of synthetic auxin, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid. Further, the mechanism of action of putative auxin influx inhibitors 1-naphthoxyacetic acid (1-NOA),...