Arabidopsis mutant sk156 reveals complex regulation of SPL15 in a miR156-controlled gene network.

Wei, S., Gruber, M.Y., Yu, B., Gao, M.-J., Khachatourians, G.G., Hegedus, D.D., Parkin, I.A.P., et Hannoufa, A. (2012). « Arabidopsis mutant sk156 reveals complex regulation of SPL15 in a miR156-controlled gene network. », BMC Plant Biology, 12:169. doi : 10.1186/1471-2229-12-169  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Chez Arabidopsis, le microARN156 (miR156) assure la régulation de 11 membres de la famille de protéines de liaison de promoteur Squamosa (SPL) par appariement de bases à des brins d’ARNm cibles complémentaires. Chaque gène SPL régule à son tour un ensemble d’autres gènes; ainsi, le miR156 détermine de nombreux gènes par l’entremise d’un réseau complexe de régulation des gènes. Chez les variétés transgéniques d’Arabidopsis surexprimant miR156b, on constate une ramification axillaire accrue comparable à celle qu’on observe chez les mutants perte de fonction max3 et max4 avec lésions relatives aux dioxygénases de clivage des caroténoïdes. On a constaté que le miR156b d’Arabidopsis accroît la production de caroténoïdes et la ramification des axes reproducteurs lorsqu’il s’exprime chez Brassica napus, ce qui semble indiquer un lien entre l’expression de miR156b et le métabolisme des caroténoïdes. Les détails de la régulation des gènes SPL liés au métabolisme des caroténoïdes par le réseau de miR156 ne sont toutefois pas connus. Résultats : Dans le cadre de cette étude, un mutant activateur d’ADN-T d’Arabidopsis, sk156, a été identifié à cause de sa ramification différente et de la morphologie de ses trichomes, ainsi que de la teneur élevée en caroténoïdes de ses graines par rapport à celles du type sauvage (TS) ecovar Columbia. Ces phénotypes s’expliquent par l’expression accrue de miR156b à cause des activateurs 35S présents dans l’ADN-T inséré. L’expression constitutive et propre au primordium foliaire d’un facteur SPL15 (SPL15m) insensible (mutant) à miR156 a permis de rétablir en grande partie la teneur en caroténoïdes des graines du TS et la morphologie de la plante exprimés chez sk156. Les protéines natives SPL15 (SPL15n) et SPL15m d’Arabidopsis sensibles au miR156 régulées par un promoteur natif SPL15 n’ont pas permis de rétablir le phénotype du TS chez sk156. Nos constatations indiquent que la fonction de SPL15 est quelque peu redondante par rapport à celle des autres membres de la famille SPL, qui influencent collectivement les phénotypes des plantes. En outre, le niveau de transcription de miR156b considérablement réduit chez sk156 exprimant SPL15m, ainsi que la présence de plusieurs exemplaires de la séquence GTAC principale liant les protéines SPL à proximité du site d’initiation de la transcription de miR156b, semblent indiquer une régulation par rétroaction de l’expression de miR156b par SPL15. Cette conclusion est appuyée par la démonstration d’une interaction in vitro spécifique entre le domaine des protéines de liaison de promoteur Squamosa (SBP) de liaison à l’ADN de SPL15 et la séquence des promoteurs proximaux de miR156b. Conclusions : L’expression améliorée de miR156b chez sk156 entraîne le phénotype mutant, y compris la modification de la teneur en caroténoïdes des graines par la suppression de SPL15 et d’autres gènes SPL cibles. En outre, SPL15 joue un rôle de régulation non seulement pour les composants en aval, mais aussi pour son propre régulateur en amont miR156b

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