Involvement of aba in flower induction of Pharbitis nil

Flowering of plants is controlled by hormones among which both stimulators and inhibitors are present. The role of abscisic acid (ABA) in flower induction of the short day plant Pharbitis nil was shown in our experiments through exogenous applications and endogenous level determination of the hormone in cotyledons of seedlings grown under special light conditions. The application of ABA to cotyledons or shoot apices during the first half of a 24-h long inductive night inhibits flowering. The same compound applied towards the end of or after a 14-h long subinductive night increases the number of flower buds produced by these plants. Exposing P. nil seedlings at the beginning of a 24-h long inductive night to far red light (FR) decreases the level of endogenous abscisic acid in cotyledons and leads to flower inhibition. However, a pulse of red light (R) reversing the inhibitory effect of far red light on the flowering of P. nil increases the ABA content. The results obtained confirm previous observations that ABA may play a dual and an important role in the regulation of floral bud formation in P. nil. The flowering occurs when the level of endogenous abscisic acid is low at the beginning and is high toward the end of the inductive night

Auxin increases the InJMT expression and the level of JAMe – inhibitor of flower induction in Ipomoea nil

Interactions among jasmonates and auxin in the photoperiodic flower induction of a short-day plant Ipomoea nil were examined. Therefore, we measured changes in jasmonic acid (JA) and jasmonic acid methyl ester (JAMe) levels in the cotyledons of I. nil during the inductive night, as well as the effects of indole-3-acetic acid (IAA) on their content. We noticed an interesting result, that IAA applied on the cotyledons of I. nil is an effective stimulator of JAMe production in seedlings cultivated under inductive night conditions. IAA treatment also significantly increased the transcriptional activity of InJMT (JASMONIC ACID CARBOXYL METHYLTRANSFERASE), while did not affect the expression of JA biosynthesis genes (lipoxyganease, allene oxide synthase, 12-oxophytodienoate reductase). These data, as well as the results of our previous research, suggest that exogenous IAA participates in I. nil flower induction process by stimulating InJMT expression and, as a consequence of that, enhancing the level of JAMe, a flowering inhibitor

Identification of genetics and hormonal factors involved in Quercus robur root growth regulation in different cultivation system

Abstract Understanding the molecular processes and hormonal signals that govern root growth is of paramount importance for effective forest management. While Arabidopsis studies have shed light on the role of the primary root in root system development, the structure of root systems in trees is considerably more intricate, posing challenges to comprehend taproot growth in acorn-sown and nursery-cultivated seedlings. In this study, we investigated Quercus robur seedlings using rhizotrons, containers, and transplanted containers to rhizotrons, aiming to unravel the impact of forest nursery practices on processes governing taproot growth and root system development. Root samples were subjected to RNA-seq analysis to identify gene expression patterns and perform differential gene expression and phytohormone analysis. Among studied cultivation systems, differentially expressed genes (DEGs) exhibited significant diversity, where the number of co-occurring DEGs among cultivation systems was significantly smaller than the number of unique DEGs in different cultivation systems. Moreover, the results imply that container cultivation triggers the activation of several genes associated with linolenic acid and peptide synthesis in root growth. Upon transplantation from containers to rhizotrons, rapid enhancement in gene expression occurs, followed by gradual reduction as root growth progresses, ultimately reaching a similar expression pattern as observed in the taproot of rhizotron-cultivated seedlings. Phytohormone analysis revealed that taproot growth patterns under different cultivation systems are regulated by the interplay between auxin and cytokinin concentrations. Moreover, the diversification of hormone levels within the root zone and cultivation systems allows for taproot growth inhibition and prompt recovery in transplanted seedlings. Our study highlights the crucial role of hormone interactions during the early stages of taproot elongation, influencing root system formation across

The involvement of micro RNA in generative development of plants

Precyzyjna kontrola czasu zakwitania oraz rozwoju organów generatywnych jest niezbędna do sukcesu reprodukcyjnego roślin. Ostatnie lata wykazały, że jednym z czynników regulujących rozwój generatywny roślin są mikro RNA (miRNA). Mikro RNA to grupa cząsteczek długości około 21 nt o funkcjach regulatorowych. Zaangażowane są w proces wyciszania genów docelowych, polegający na inaktywacji ich ekspresji, u roślin zazwyczaj na poziomie transkrypcyjnym. W niniejszej pracy opisano udział pięciu miRNA: miR156, 159, 164, 167, i 172 w regulacji rozwoju generatywnego roślin. MiR156 poprzez promowanie degradacji transkryptów z rodziny SPL wpływa na przejście do generatywnej fazy rozwoju. MiR159 jest regulowanym przez gibereliny modulatorem aktywności białek GAMYB. MiR164 poprzez kontrolę obecności w poszczególnych komórkach mRNA genów CUC1 i CUC2 określa granice między elementami kwiatu. MiR167 i jego geny docelowe ARF6 oraz ARF8 związane są z rozwojem kwiatu. MiR172 jest komplementarny do mRNA genów z rodziny APETALA2 wpływających zarówno na proces indukcji kwitnienia jak i prawidłowe tworzenie kwiatu.Precise control of flowering time and generative organs development is essential for successful plants reproduction. Recent years showed that microRNA is one of the factors involved in regulation of generative development in plants. MicroRNA are 21 bp length regulatory molecules. They are involved in target genes silencing by inactivating they expression, mostly on transcriptional level in plants. The present article describes involvement of five miRNAs: miR156, 159, 164, 167 and 172 in generative development of plants. miR156 affects transition from vegetative to reproduction phase of development, by SPL transcripts degradation. miR159 works as a modulator of GAMYB protein activity. miR164 controls the presence of mRNA CUC1 and 2 genes in individual cells, hence defines the borders between flower elements. miR167 and its target genes ARF6 and ARF8 are involved in flower development. miR172 is complementary to the mRNA of genes from the APETALA2 family and affects on flower induction and development

Additional file 1 of Identification of genetics and hormonal factors involved in Quercus robur root growth regulation in different cultivation system

Additional file 1: Fig. S1. The effect of cultivation systems: rhizotron (black color), container (grey color) and transplanted (hacked) on IAA (A), IBA (B), IA-Ala (C), IA-Leu (D), IA-Phe (E), IA-Me (F) concentration in elongation zone of short, medium and long taproots of Q. robur seedlings. Fig. S2. The effect of cultivation systems: rhizotron (black color), container (grey color) and transplanted (hacked) on tZ (A), 2iP (B) concentration in elongation zone of short, medium and long taproots of Q. robur seedlings. Fig. S3. The effect of cultivation systems: rhizotron (black color), container (grey color) and transplanted (hacked) on ACC (A), ABA (B), SA (C) concentration in elongation zone of short, medium and long taproots of Q. robur seedlings. Fig. S4. The effect of cultivation systems: rhizotron (black color), container (grey color) and transplanted (hacked) on GA1 (A), GA3 (B), GA4 (C) GA7 (D) concentration in elongation zone of short, medium and long taproots of Q. robur seedlings. Fig. S5. The effect of cultivation systems: rhizotron (black color), container (grey color) and transplanted (hacked) on JA (A), MeJA (B) concentration in elongation zone of short, medium and long taproots of Q. robur seedlings. Fig. S6. The effect of cultivation systems: rhizotron (black color), container (grey color) and transplanted (hacked) on IAA (A), IBA (B), IA-Ala (C), IA-Leu (D), IA-Phe (E), IA-Me (F) concentration in meristematic zone of medium and long lateral roots of Q. robur seedlings. Fig. S7. The effect of cultivation systems: rhizotron (black color), container (grey color) and transplanted (hacked) on tZ (A), 2iP (B) concentration in meristematic zone of medium and long lateral root of Q. robur seedlings. Fig. S8. The effect of cultivation systems: rhizotron (black color), container (grey color) and transplanted (hacked) on ACC (A), ABA (B), SA (C) concentration in meristematic zone of medium and long lateral roots of Q. robur seedlings. Fig. S9. The effect of cultivation systems: rhizotron (black color), container (grey color) and transplanted (hacked) on GA1 (A), GA3 (B), GA4 (C) GA7 (D) concentration in meristematic zone of medium and long lateral roots of Q. robur seedlings. Fig. S10. The effect of cultivation systems: rhizotron (black color), container (grey color) and transplanted (hacked) on JA (A), MeJA (B) concentration in meristematic zone of medium and long lateral roots of Q. robur seedlings

The role of gibberellins in the regulation of flowering in plants

Wyniki badań z zastosowaniem egzogennych giberelin wykazały, że hormony te wpływają w różny sposób na kwitnienie roślin dnia długiego i roślin dnia krótkiego. U Arabidopsis, jak i u innych roślin dnia długiego, gibereliny pełnią rolę stymulatorów kwitnienia. U roślin rozetowych oraz niektórych roślin dnia długiego egzogenne gibereliny są nawet w stanie zastąpić długi, indukcyjny fotoperiod. U wielu roślin dnia krótkiego, uprawianych w nieindukcyjnych warunkach krótkiej nocy, aplikacja gibereliny opóźnia bądź hamuje kwitnienie. Jednakże u Pharbitis nil (modelowej rośliny dnia krótkiego) uprawianej w warunkach podindukcyjnych, gibereliny stymulują tworzenie pąków kwiatowych. Zatem obserwowane efekty aplikacji giberelin u roślin krótkodniowych nie są jednoznaczne, zależą od gatunku rośliny oraz czasu i miejsca aplikacji hormonów. Ponieważ u niektórych roślin dnia długiego, jak np. u Lolium temulentum, indukcja fotoperiodyczna wpływając na geny 20-oksydazy giberelinowej, prowadzi do wzrostu poziomu giberelin w liściach, a następnie ich transportu do wierzchołka wzrostu pędu, gdzie następuje ewokacja i morfogeneza kwiatu, w pewnym momencie historii badań nad tym procesem gibereliny były uważane za sygnał kwitnieniowy u LDP. Zasadniczy postęp w zrozumieniu roli giberelin w regulacji rozwoju generatywnego przyniosły jednak badania molekularne. U A. thaliana gibereliny uruchamiają jeden z czterech szlaków indukcji kwitnienia. Szlak giberelinowy aktywuje ekspresję genów związanych z tworzeniem kwiatów na drodze bezpośredniej poprzez aktywację genu LFY i FT lub pośrednio poprzez pozytywną regulację genu SOC1. Wydaje się, że efekty te leżą u podstaw stymulującego wpływu giberelin na kwitnienie u roślin dnia długiego, a być może także u niektórych roślin dnia krótkiego. Prawidłowo funkcjonujący szlak przekazywania sygnału giberelinowego warunkuje jednocześnie wzrost elongacyjny pędu, który poprzedza kwitnienie u roślin rozetowych. Gibereliny biorą także udział w morfogenezie i dyferencjacji płci tworzących się kwiatów.The results of studies with exogenous gibberellins application showed that the hormones influence on flowering of long-day plants and short-day plants in different manner. In Arabidopsis, as well as other long-day plants, gibberellins stimulate flowering. In rose plants, and also some long-day plants, exogenous gibberellins are even able to replace long inductive photoperiod. In many short-day plants cultivated under non-inductive conditions of short night, gibberellin application delays or inhibit flowering. However, in Pharbitis nil (a model short-day plant) cultivated under sub-inductive conditions, gibberellins stimulate flower bud formation. Thus, the effects observed after gibberellins application in short-day plants are not unequivocal and depend on plant specious as well as time and place of hormones application. Because in some long-day plants, e. g. Lolium temulentum, photoperiodic induction, influencing on genes encoding gibberellic 20-oxidase, leads to the increase of gibberellins level in leaves, and next their transport to the apex where the evocation and flower morphogenesis take place, gibberellins were even historically considered as the flowering signal in LDP. Nevertheless, the most essential progress in understanding of gibberellins role in the regulation of generative development comes from molecular studies. In A. thaliana gibberellins trigger one of four flower induction pathways. The gibberellic pathway activates the expression of genes involved in flower formation both directly, through the activation of LFY and FT genes, and indirectly, through the positive regulation of SOC1 gene. It seems that the effects underlie the stimulating influence of gibberellins on flowering in long-day plants, and perhaps in some short-day plants, as well. In rose plants, correctly functioning gibberellin signal transduction pathway determine simultaneously stem elongation which is followed by flowering. Gibberellins are also involved in morphogenesis and sex differentiation of emerging flowers

The role of jasmonates in the regulation of generative development in plants

Jasmoniany są fitohormonami warunkującymi prawidłowy przebieg poszczególnych faz rozwojowych rośliny. Prekursorem jasmonianów jest kwas α-linolenowy, a ich biosynteza zachodzi w trzech strukturach subkomórkowych: chloroplastach, peroksysomach i cytozolu. Niniejsza praca podsumowuje najnowsze osiągnięcia dotyczące udziału jasmonianów w reprodukcji roślin. U większości gatunków roślin jasmoniany hamują kwitnienie. Jednakże, badania prowadzone na rzepaku wskazują, że rola tych związków w indukcji generatywnej nie jest jednoznaczna, gdyż, w pewnych warunkach, mogą one także przyspieszać tworzenie kwiatów. Jasmoniany pełnią również istotną rolę w prawidłowym formowaniu płonnych i płodnych części kwiatu, a także w otwieraniu pąków kwiatowych. Ponadto, kwas jasmonowy (JA) powstający w nitce pręcika synchronizuje dojrzewanie ziaren pyłku z otwieraniem pylników i kwiatów. Na podstawie analizy wzorca ekspresji genu DAD1, kodującego enzym zaangażowany w powstawanie jasmonianów, utworzono model regulacji transportu wody do pręcików i płatków korony przez JA. Dodatkowo, zaobserwowano, że jedna z bioaktywnych form kwasu jasmonowego, koniugat z aminokwasem izoleucyną ( JA-Ile), pełni rolę cząsteczki pośredniczącej w regulowanej przez światło sekrecji nektaru. JA-Ile wzmaga wydzielanie nektaru u roślin uprawianych na świetle i nie powoduje jej obniżenia u roślin uprawianych w ciemności. Z ahamowanie biosyntezy JA- Ile na świetle zmniejsza sekrecję nektaru, a efekt ten można odwrócić przez aplikację JA-Ile.Jasmonates are phytohormones conditioning proper functioning of separate plant development stages. Jasmonates precursor is α-linolenic acid. Their biosynthesis occurs in three subcellular structures: chloroplasts, peroxisomes and cytosol. This paper summarizes the most recent achievements on participation of jasmonates in the field of reproduction of plants. Jasmonates hinder florescence among the most species of plants. However, researches carried out over rape indicate that the role of these compounds in generative induction is not explicit, i.e. they may speed up the growth of flowers in certain circumstances. Jasmonates are also very important in a process of proper formation of sterile and fertile parts of flower, as well as in opening flower buds. Furthermore, jasmonic acid (JA) nascent in a thread rod synchronizes maturation of pollen grains with the process of opening anthers and flowers. On the basis of gene expression pattern DAD1 analysis (the one that encodes an enzyme involved in the first stage of jasmonates formation), there was created a model of water transport regulation by JA to the stamens and petals of the crown. In addition, it was observed that one of the bioactive forms of jasmonic acid (JA-Ile) acts as an intermediary molecule in the secretion of nectar, regulated by the light. JA-Ile increases in the secretion of nectar in plants cultivated in the light and does not cause its decrease in plants cultivated in the dark. Inhibition of the JA-Ile biosynthesis in the light reduces the secretion of nectar. This result can be inverted by the application of JA-Ile

Involvement of low molecular weight regulatory RNAs (siRNAs and miRNAs) in regulation of auxin signal transduction pathway

Auksyna wpływa na większość procesów wzrostu i rozwoju roślin. Szlak transdukcji sygnału auksyn tworzony jest przez komponenty białkowe, z których kluczowe są: receptory z rodziny TAAR (TIR1 oraz AFB1-3), represory odpowiedzi na auksynę AUX/IAA i czynniki transkrypcyjne AUXIN RESPONSE FACTOR (ARF). Aktywność genów kodujących niektóre elementy tego szlaku jest regulowana przez niskocząsteczkowe regulatorowe RNA, miRNA (micro RNA), i siRNA (short-interfering RNA), endogenne, niekodujące małe RNA (small RNA, sRNA) o długości 20-25 nukleotydów, różniące się sposobem powstawania (prekursorowymi molekułami i szlakami syntezy) oraz funkcją. Sekwencje TIR1 i AFB1-3 zawierają miejsce docelowe dla miR393 i drugorzędowe dla siTAAR. Transkrypt genu IAA28 jest celem dla miR847. Ekspresja genów: ARF10, ARF16 i ARF17 podlega bezpośredniej kontroli przez miR160, ARF6 i ARF8 przez miR167, natomiast ekspresja ARF2-4 podlega regulacji przez miR390 za pośrednictwem ta-siRNA pochodzącego z locus TAS3. sRNA wpływają przede wszystkim na lokalizację tkankową i czasową opisanych elementów szlaku auksynowego.Auxin affects almost all of the growth and development processes in plants. The auxin signal transduction pathway involves a number of proteins, among which the key elements are: TAAR auxin receptors (TIR1 and AFB1-3), AUX/IAA auxin response repressors and Auxin Response Factor (ARF) transcription factors. The activity of genes encoding some components of this pathway is affected by regulatory low-molecular-weight RNAs - miRNA (micro RNA) and siRNA (short-interfering RNA) - endogenous non-coding 20-25 nucleotides long small RNA (sRNA), differing in the way of formation (precursor molecules and biosynthesis pathways) and function. TIR1 and AFB1-3 contain miR393 target sequence and siTAAR secondary target site. IAA28 transcripts are targeted by miR847. Expression of ARF10, ARF16 i ARF17 is directly controlled by miR160, ARF6 and ARF8 by miR167, and ARF2-4 indirectly by miR390 through TAS3-derived ta-siRNAs. sRNAs influence primarily the tissue and temporal localization of described components of the auxin signal transduction pathway