2003
Investigating the role of sensor histidine kinase CKI1 in Arabidopsis using a reverse genetics approach.
HEJÁTKO, Jan, Markéta PERNISOVÁ, Tinka ENEVA, Klaus PALME, Břetislav BRZOBOHATÝ et. al.Základní údaje
Originální název
Investigating the role of sensor histidine kinase CKI1 in Arabidopsis using a reverse genetics approach.
Název česky
Výzkum role genu CKI1 u Arabidopsis pomocí reverzně genetického přístupu.
Autoři
HEJÁTKO, Jan (203 Česká republika), Markéta PERNISOVÁ (203 Česká republika), Tinka ENEVA (100 Bulharsko), Klaus PALME (276 Německo) a Břetislav BRZOBOHATÝ (203 Česká republika, garant)
Vydání
York, Book of Abstracts, Plant GEMs/GARNet, Plant Genomic European Meetings, York, U.K. s. 179-179, 2003
Nakladatel
Plant GEMS/GARNet
Další údaje
Jazyk
angličtina
Typ výsledku
Stať ve sborníku
Obor
Genetika a molekulární biologie
Stát vydavatele
Německo
Utajení
není předmětem státního či obchodního tajemství
Kód RIV
RIV/00216224:14310/03:00021272
Organizační jednotka
Přírodovědecká fakulta
Klíčová slova anglicky
female gametophyte development; two-component signaling; sensor histidine kinase; early seed development; genomic imprinting
Štítky
Změněno: 25. 5. 2006 19:42, doc. RNDr. Jan Hejátko, Ph.D.
V originále
The CKI1 gene was isolated using activation mutagenesis by Tatsuo Kakimoto (1996, Science 274: 982-985). Based on the phenotype of Arabidopsis calli ectopically over-expressing CKI1 and the significant degree of similarity with bacterial two-component sensor histidine kinases, CKI1 was implicated in cytokinin sensing in Arabidopsis. However, in spite of various experimental efforts, neither the genuine ligand, nor the biological function of the gene was identified. We used reverse genetics approach employing unstable En-1 element to elucidate the role of CKI1 in Arabidopsis development. We isolated a loss-of-function mutation in CKI1 resulting from an insertion of En-1 transposon into the CKI1 coding sequence. No plants homozygous for the cki1-i were found in the progeny of CKI1/cki1-i lines. The subsequent genetic analysis revealed that mutant cki1-i allele could not be transmitted through the female germ line. Confocal laser scanning microscopy identified a block in megagametogenesis characterized by the abortion of the central vacuole in mutant embryo sacs and degradation of the developing female gametophyte after completion of all mitotic divisions. Two independent stable mutant alleles and one revertant wild type allele resulting from En-1 excision confirmed unambiguously a causal link between the cki1-i and the phenotype. In situ localization of CKI1 mRNA and histochemical analysis of stable transformants harboring the uidA gene under the control of CKI1 promoter confirmed the expression of CKI1 in a female gametophyte tissue. The CKI1 expression pattern indicates that the chain of molecular and subcellular events resulting in the phenotype manifestation can be triggered very early in megagametogenesis. The expression of paternally transmitted CKI1 early after fertilization was identified, which might imply a role for CKI1 in endosperm development. This may also suggest that the concept of genome-wide male imprinting during early seed development needs to be reconsidered. The results provide the first evidence that gametophytic expression of a sensor-like molecule is essential for specific processes during megagametogenesis and demonstrate the power of reverse genetics approach using unstable En-1 element.
Česky
Gen CKI1 byl izolován za použití aktivační mutageneze Tasuem Kakimotem (1996, Science 274: 982-985). Na základě fenotypu kalusu nadměrně exprimujících CKI1 and významné míry similarity předpokládané aminokyselinové sekvence genu CKI1 s bakteriálními dvoukomponentními receptorovými histidinkinázami, byla předpovězena role CKI1 ve vnímání cytokininového signálu u Arabidopsis. Přes značné experimentální usilí však jak skutečný ligand rozpoznávaný CKI1, tak jeho biologická role ve vývoji Arabidopsis byly dosud nejasné. Při identifikace role genu CKI1 ve vývoji Arabidopsis jsme použili přístupy reverzní genetiky. Izolovali jsme mutanta se ztrátou funkce genu CKI1 v důsledku inzerce transpozonu En-1 do jeho kódující sekvence. V populaci mutantních jedinců CKI1/cki1-i nebyl izolován jedinec homozygotní pro inzerční alelu cki1-i. Qnalýza pomocí konfokální mikroskopie prokázala blok v megagametogenezi, charakterizovaný aborcí centrální vakuoly a degradací vyvíjejícího se samičího gametofytu po dokončení všech mititických dělení. Dvě nezávisle izolované stabilní mutantní alely a jedna revertantní alela po neúplné excizi transpozonu En-1 prokázaly bezpochybně příčinnou souvislost mezi inzerční mutací cki1-i a mutantním fenotypem. In situ lokalizace CKI1 mRNA a histochemická analýza pomocí stabilních transgenních linií nesoucích gen zpravodaj uidA pod kontrolou promotoru genu CKI1 potvrdily expresi genu CKI1 v samičím gametofytu. Expresní vzorec genu CKI1 naznačuje, že řetězec molekulárních a subcelulárních událostí vedoucích k manifestaci fenotypu v pozdějších stadiích vývoje může být spuštěn ve velmi ranném stadiu megagametogeneze. Tyto výsledky poprvé prokázaly, že gametofytická exprese genu kódujícího receptorovou molekulu je nazbytrná pro specifické procesy během vývoje samičího gametofytu a demonstrují robustnost reverzně gentického přístupu.
Návaznosti
| LN00A081, projekt VaV |
| ||
| MSM 143100008, záměr |
| ||
| VS96096, projekt VaV |
|