LONGIFOLIA1 und LONGIFOLIA2, zwei homologe Gene, regulieren die longitudinale Zellverlängerung in Arabidopsis

Pflanzen haben ihre Blattmorphologien diversifiziert, um sich an unterschiedliche ökologische Nischen anzupassen. Die molekularen Komponenten, die für die Regulierung der Blattmorphologie verantwortlich sind, wurden jedoch nicht vollständig aufgeklärt. Durch das Screening von Arabidopsis-Aktivierungs-Tagging-Linien identifizierten wir einen dominanten Mutanten, den wir longifolia1-1D (lng1-1D) bezeichneten. lng1-1D Pflanzen zeichneten sich durch lange Blattstiele, schmale, aber extrem lange Blattspreiten mit gezackten Rändern, verlängerte Blütenorgane und verlängerte Schoten aus. Die verlängerten Blätter des Mutanten waren auf eine erhöhte polare Zellverlängerung und nicht auf eine erhöhte Zellproliferation zurückzuführen. Die molekulare Charakterisierung ergab, dass dieser Phänotyp durch Überexpression des neuartigen Gens LNG1 verursacht wurde, das ein homologes Gen, LNG2, in Arabidopsis aufwies. Um die Rolle der LNG-Gene weiter zu untersuchen, charakterisierten wir lng1- und lng2-Verluste-Funktion-Mutantenlinien. Im Gegensatz zu den verlängerten Blättern der lng1-1D Pflanzen zeigten die lng1- und lng2-Mutanten eine leicht verringerte Blattlänge. Darüber hinaus zeigte der lng1-3 lng2-1 Doppelmutant eine weitere reduzierte Blattlänge, die mit einer geringeren longitudinalen polaren Zellverlängerung assoziiert war. Die Blattbreiten in lng1-3 lng2-1 Mutantenpflanzen waren vergleichbar mit denen des Wildtyps, was darauf hindeutet, dass die Rolle von LNG1 und LNG2 bei der polaren Zellverlängerung der von ROTUNDIFOLIA3 (ROT3) ähnlich ist. Die Analyse eines lng1-3 lng2-1 rot3-1 Dreifachmutanten und eines lng1-1D rot3-1 Doppelmutanten deutete jedoch darauf hin, dass LNG1 und LNG2 die longitudinale Zellverlängerung unabhängig von ROT3 fördern. Zusammenfassend deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass LNG1 und LNG2 neue Komponenten sind, die die Blattmorphologie regulieren, indem sie die longitudinale polare Zellverlängerung unabhängig von ROT3 in Arabidopsis positiv fördern.