Brassinosteroid reguliert die Zellverlängerung durch Modulation des Gibberellin-Stoffwechsels in Reis

Brassinosteroid (BR) und Gibberellin (GA) sind zwei dominante Hormone, die das Wachstum von Pflanzenzellen regulieren. Ein Defekt in einem dieser Hormone führt zu reduziertem Pflanzenwachstum und Zwergwuchs. Ihre Beziehung ist jedoch im Reis (Oryza sativa) unbekannt. Hier haben wir gezeigt, dass BR die Zellverlängerung durch Modulation des GA-Stoffwechsels im Reis reguliert. Unter physiologischen Bedingungen fördert BR die GA-Akkumulation, indem es die Expression von GA-stoffwechselbezogenen Genen reguliert, um die Zellverlängerung zu stimulieren. BR induziert stark die Expression von D18/GA3ox-2, einem der GA-biosynthetischen Gene, was zu erhöhten GA1-Spiegeln, dem bioaktiven GA in Reis-Sämlingen, führt. Folglich haben sowohl d18- als auch Funktionsverlust-GA-Signalmutanten eine verringerte BR-Empfindlichkeit. Wenn übermäßig aktives BR angewendet wird, induziert das Hormon hauptsächlich die Inaktivierung von GA durch Hochregulation des GA-Inaktivierungsgenes GA2ox-3 und unterdrückt auch die BR-Biosynthese, was zu verringerten Hormonspiegeln und Wachstumshemmung führt. Als Rückkopplungsmechanismus hemmt GA umfassend die BR-Biosynthese und die BR-Antwort. GA-Behandlungen verringern die erweiterten Blattwinkel in Pflanzen mit verstärkter BR-Biosynthese oder -Signalisierung. Unsere Ergebnisse enthüllten einen bisher unbekannten Mechanismus des BR- und GA-Crosstalks, der von Geweben und Hormonspiegeln abhängt, was unser Verständnis der Hormonwirkungen in Kulturpflanzen erheblich voranbringt und sich deutlich von dem in Arabidopsis thaliana unterscheidet.