PECTINACETYLESTERASE12 reguliert die Verzweigung der Triebe durch die Ansammlung von Essigsäure und Auxin in Alfalfa-Trieben

Zusammenfassung Die Verzweigung der Triebe ist ein wichtiges biologisches Merkmal, das die Produktion von Alfalfa (Medicago sativa L.) beeinflusst, aber ihre Entwicklung ist kompliziert und der Mechanismus ist nicht vollständig klar. In der vorliegenden Studie wurden Pektinacetylesterase 12 (MsPAE12) und das Transkriptionsfaktor-Gen NAM/ATAF/CUC-Domäne (MsNAC73) aus Alfalfa isoliert. MsPAE12 wurde in den Sprossapexen hoch exprimiert, und MsNAC73 erwies sich als ein zentraler transkriptioneller Repressor von MsPAE12, indem es direkt an Salizylsäure (SA) und Jasmon- Säure (JA) Elemente im Promotor von MsPAE12 bindet. Die biologischen Funktionen von MsPAE12 und MsNAC73 wurden durch Überexpression (OE) und Unterexpression (RNAi) der beiden Gene in Alfalfa untersucht. Die Anzahl der Triebenäste nahm in den MsPAE12-OE-Linien zu, während sie in den MsPAE12-RNAi- und MsNAC73-OE-Pflanzen abnahm, was negativ mit ihrer Ansammlung von Indol-3-essigsäure (IAA) in den Sprossapexen korrelierte. Darüber hinaus nahmen die Gehalte an Essigsäure (AA) in den Sprossapexen in den MsPAE12-OE-Pflanzen ab, während sie in den MsPAE12-RNAi- und MsNAC73-OE-Pflanzen zunahmen. Die Veränderungen der AA-Gehalte waren positiv mit der Expression von TRYPTOPHANAMINOTRANSFERASE 1 (MsTAA1), TRYPTOPHANAMINOTRANSFERASE-VERWANDTE 2 (MsTAR2) und YUCCA-Flavin-Monooxygenase (MsYUCC4) und den Gehalten an Tryptophan (Trp), Indol-3-Pyruvat (IPA) und IAA in den Sprossapexen der MsPAE12-OE-, MsPAE12-RNAi- und MsNAC73-OE-Pflanzen korreliert. Die exogene Anwendung von AA auf Wildtyp (WT)- und MsPAE12-OE-Pflanzen erhöhte die Gehalte an Trp, IPA und IAA und verringerte die Anzahl der Äste. Exogenes IAA hemmte die Verzweigung der Triebe in den MsPAE12-OE-Pflanzen, während exogene IAA-Hemmer die Verzweigung der Triebe in den MsPAE12-RNAi-Pflanzen erhöhten. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das MsNAC73-MsPAE12-Modul die durch Auxin modulierte Triebverzweigung durch die Beeinflussung der AA-Akkumulation in den Sprossapexen von Alfalfa reguliert.