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Vegetative storage protein expression during terminal bud formation in poplar

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Abstract:

Trees recycle nitrogen (N) to conserve this valuable nutrient. The processes that regulate N recycling within trees are poorly understood at the molecular level. Because vegetative storage proteins (VSPs) are thought to play important roles in within-plant N cycling, we are investigating the expression of VSP genes to gain insights into how seasonally controlled N cycling is regulated in trees. We compared steady-state mRNA levels of three different VSP homologs during short day induced terminal bud formation in hybrid poplar (Populus trichocarpa Torr. & Gray × Populus deltoides Bartr. ex Marsh.) – WIN4 (wound-inducible protein 4), BSP (bark storage protein), and pni288 (poplar nitrogen-regulated cDNA 288, a newly identified sequence). We determined that win4 and pni288 transcripts decrease, while bsp transcripts increase, as the terminal bud is formed. Immunolocalization analysis indicated that, during apical bud formation, BSP accumulates in the ground meristem and in parenchyma cells adjacent to xylem and proximal to the apical dome. Based on messenger RNA and protein expression analysis, we conclude that different VSPs play distinct roles in the poplar shoot apex, with BSP accumulating as a reserve near the shoot apex during terminal bud formation.

Les arbres recyclent l'azote afin de conserver ce précieux nutriment. Les processus qui contrôlent le recyclage de l'azote dans les arbres à l'échelle moléculaire sont peu connus. Puisque les protéines végétatives d'entreposage (VSP) jouent vraisemblablement un rôle majeur dans le cycle de l'azote à l'intérieur des plantes, les auteurs ont étudié l'expression des gènes VSP afin de mieux comprendre comment le cycle saisonnier de l'azote est contrôlé chez les arbres. Les niveaux d'ARNm stable de trois homologues différents de VSP ont été comparés pendant la formation du bourgeon terminal induite sous courte photopériode chez le peuplier hybride (Populus trichocarpa Torr. & Gray × Populus deltoides Bartr. ex Marsh.), à savoir : WIN4 (la protéine 4 induite par une blessure), BSP (la protéine d'entreposage dans l'écorce) et pni288 (l'ADNc 288 contrôlé par l'azote chez le peuplier, une nouvelle séquence venant d'être identifiée). Au fur et à mesure de la formation du bourgeon terminal, les niveaux de transcrits de win4 et pni288 diminuent alors que les transcrits de bsp augmentent. L'analyse d'immunolocalisation a indiqué que pendant la formation du bourgeon apical, BSP s'accumule dans le méristème périphérique et les cellules du parenchyme adjacentes au xylème et à proximité du dôme apical. À partir de l'analyse de l'expression des protéines et de l'ARNm, les auteurs concluent que les différentes VSP jouent des rôles distincts au sein de l'apex de la pousse terminale chez le peuplier, dont BSP qui s'accumule sous forme de réserve proche de l'apex de la pousse durant la formation du bourgeon terminal.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2001

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