The Biosynthesis of Cytokinins in Germinating Lupin Seeds

Nandi, Shyamal K.; Palni, L. M. S.; Letham, D. S.; Knypl, J. S.

doi:10.1093/jxb/39.12.1649

Cited by 17 publications

(7 citation statements)

References 24 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Pea seeds, which store starch and protein, exhibit increased respiration and metabolic activity within hours of imbibition (Nawa and Asahi, 1971), followed by reserve mobilization as roots and shoots emerge (Weitbrecht et al, 2011). The embryo axis of germinating lupin seeds is capable of biosynthesizing cytokinin (Nandi et al, 1988;Nandi and Palni, 1989). The cytokinins, which were transported to the cotyledons, were shown to be highly stable and to induce cotyledon expansion and chlorophyll synthesis (Nandi and Palni, 1989).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Infection byRhodococcus fasciansmaintains cotyledons as a sink tissue for the pathogen

Dhandapani

Song

Novák

et al. 2016

Ann Bot

View full text Add to dashboard Cite

Background and Aims Pisum sativum L. (pea) seed is a source of carbohydrate and protein for the developing plant. By studying pea seeds inoculated by the cytokinin-producing bacterium, Rhodococcus fascians, we sought to determine the impact of both an epiphytic (avirulent) strain and a pathogenic strain on source-sink activity within the cotyledons during and following germination.Methods Bacterial spread was monitored microscopically, and real-time reverse transcription-quantitative PCR was used to determine the expression of cytokinin biosynthesis, degradation and response regulator gene family members, along with expression of family members of SWEET, SUT, CWINV and AAP genes -gene families identified initially in pea by transcriptomic analysis. The endogenous cytokinin content was also determined.Key Results The cotyledons infected by the virulent strain remained intact and turned green, while multiple shoots were formed and root growth was reduced. The epiphytic strain had no such marked impact. Isopentenyl adenine was elevated in the cotyledons infected by the virulent strain. Strong expression of RfIPT, RfLOG and RfCKX was detected in the cotyledons infected by the virulent strain throughout the experiment, with elevated expression also observed for PsSWEET, PsSUT and PsINV gene family members. The epiphytic strain had some impact on the expression of these genes, especially at the later stages of reserve mobilization from the cotyledons.Conclusions The pathogenic strain retained the cotyledons as a sink tissue for the pathogen rather than the cotyledon converting completely to a source tissue for the germinating plant. We suggest that the interaction of cytokinins, CWINVs and SWEETs may lead to the loss of apical dominance and the appearance of multiple shoots.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Infection byRhodococcus fasciansmaintains cotyledons as a sink tissue for the pathogen

Dhandapani

Song

Novák

et al. 2016

Ann Bot

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Several of the earlier papers [46,50,60] refer to the dihydro-derivatives, which are not metabolised by CKX. DHZRMP, DHZ and DHZR were detected in pea but only at low levels in the cotyledons and in the emerging shoots and roots.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…The feeding of radioactively-labelled precursors has shown that germinating lupin and maize seeds are capable of biosynthesising cytokinin, but that this is restricted to the embryo axis [46,47,48,49]. In maize, the cytokinin then moves unidirectionally from the embryo to accumulate in the endosperm in maize [48].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…In maize, the cytokinin then moves unidirectionally from the embryo to accumulate in the endosperm in maize [48]. The cytokinins synthesized by the embryonic axis of lupin, and which are also transported unidirectionally to the cotyledons [46], were shown to be highly stable and to induce cotyledon expansion and chlorophyll synthesis [47]. Further, the regulation of reserve mobilization in yellow lupin seeds and in germinating chick-peas, appears to be mediated, at least in part, by cytokinin emanating from the embryonic axis [49,50].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Cytokinins and Expression of SWEET, SUT, CWINV and AAP Genes Increase as Pea Seeds Germinate

Jameson

Dhandapani

Novák

et al. 2016

IJMS

View full text Add to dashboard Cite

Transporter genes and cytokinins are key targets for crop improvement. These genes are active during the development of the seed and its establishment as a strong sink. However, during germination, the seed transitions to being a source for the developing root and shoot. To determine if the sucrose transporter (SUT), amino acid permease (AAP), Sugar Will Eventually be Exported Transporter (SWEET), cell wall invertase (CWINV), cytokinin biosynthesis (IPT), activation (LOG) and degradation (CKX) gene family members are involved in both the sink and source activities of seeds, we used RT-qPCR to determine the expression of multiple gene family members, and LC-MS/MS to ascertain endogenous cytokinin levels in germinating Pisum sativum L. We show that genes that are actively expressed when the seed is a strong sink during its development, are also expressed when the seed is in the reverse role of being an active source during germination and early seedling growth. Cytokinins were detected in the imbibing seeds and were actively biosynthesised during germination. We conclude that, when the above gene family members are targeted for seed yield improvement, a downstream effect on subsequent seed germination or seedling vigour must be taken into consideration.

show abstract

“…Установлено, что в онтогенезе растений в различных органах и тка нях содержание, состояние, а также соотношение фитогормонов и инги биторов и компетентность клеток к ним изменяются, регулируя в них, а также в соседних органах и тканях процессы дифференцировки и мор фогенеза, а влияние экзогенных фитогормонов зависит от стадии онто генеза [227][228][229][230][231][232][233][234][235][236][237][238]. При этом органы и ткани, клетки которых подверга ются значительной геномной изменчивости в процессе их развития, особенно полиплоидизации, являются местом либо активного синтеза, либо накопления фитогормонов.…”

unclassified

Genome variability of plant somatic cells. 1. Variability during ontogenesis

Кунах

1994

Biopolym. Cell

View full text Add to dashboard Cite

Сделан обзор литературных данных о геномной изменчивости соматических клеток в онтогенезе высших растений. Проанализированы явления эндоредупликации генома на разных стадиях развития растений, избирательной репликации и деамплификации, сходство, различия и механизмы геномной изменчивости у разных растений, функциональ ное значение и возможные причины геномной изменчивости, а также регуляции этой изменчивости. Особое внимание уделено возможной ключевой роли гормональной сис темы в регуляции геномной изменчивости в онтогенезе высших растений.Введение. Непостоянство, изменчивость генома -фундаментальное свойство организмов. Это явление, его причины и, особенно, механизмы вызывают неослабевающий интерес исследователей. В данной области имеется большой экспериментальный материал, опубликован ряд обзо ров и монографий [1][2][3][4][5]. Есть и обобщающие работы, в которых ос вещаются особенности геномной изменчивости и соматических клеток растений [6][7][8][9][10][11][12].Накопленные данные позволяют сегодня поставить вопрос о меха низмах регуляции геномной изменчивости и, в ряде случаев,-о воз можности экспериментального управления ею.Бурно развивающаяся современная биотехнология растений осно вана на использовании результатов экспериментальных воздействий либо на целостный организм, либо на отдельные клетки. Такие воздей ствия приводят не только к получению прогнозируемых (заданных) свойств, но часто сопровождаются шлейфом разнообразных ненаправ ленных изменений, проявляющихся как при генетических, так и биохи мических и молекулярно-биологических исследованиях. Это особенно характерно для клеток, культивируемых in vitro. Что является причи ной и что лежит в основе повышения этой изменчивости? Можно ли ею управлять? Где ее истоки? Какова роль исходного материала и усло вий культивирования клеток? Эти и ряд других вопросов, относящихся к изменчивости растительных клеток, можно решить, по нашему мне нию, учитывая особенности геномной изменчивости, протекающей в це лостных растениях как в норме, так и после различных воздействий. Рассмотрим эти особенности в настоящем обзоре на примере геномной изменчивости в онтогенезе.Эндоредупликация генома. В 30-х гг. нашего столетия было пока зано, что закон постоянства числа хромосом, установленный Бовери, для растений справедлив, как правило, лишь в отношении меристематических клеток. Искусственное вызывание митозов в дифференциро ванных клетках иглоукалыванием, проведенное в это же время Графлем (цит. по [13]), показало, что разные ткани у различных видов рас тений состоят зачастую из полиплоидных клеток. Уже к середине 50-х гг. полиплоидизация тканей стебля и корня в онтогенезе растения была известна для более чем 130 видов 24 семейств [14J. На сегодня это явление описано для дифференцированных тканей подавляющего числа представителей высших растений [6,9,[15][16][17][18]. Рассмотрим эндоредупликацию генома детальней в динамике развития растения.

show abstract

The Biosynthesis of Cytokinins in Germinating Lupin Seeds

Cited by 17 publications

References 24 publications

Infection byRhodococcus fasciansmaintains cotyledons as a sink tissue for the pathogen

Infection byRhodococcus fasciansmaintains cotyledons as a sink tissue for the pathogen

Cytokinins and Expression of SWEET, SUT, CWINV and AAP Genes Increase as Pea Seeds Germinate

Genome variability of plant somatic cells. 1. Variability during ontogenesis

Contact Info

Product

Resources

About