Expression of auxin transporter genes in flax (Linum usitatissimum) fibers during gravity response
- PMID: 38465245
- PMCID: PMC10917669
- DOI: 10.18699/VJGB-24-05
Expression of auxin transporter genes in flax (Linum usitatissimum) fibers during gravity response
Abstract
Gravitropism is an adaptive reaction of plants associated with the ability of various plant organs to be located and to grow in a certain direction relative to the gravity vector, while usually the asymmetric distribution of the phytohormone auxin is a necessary condition for the gravitropical bending of plant organs. Earlier, we described significant morphological changes in phloem fibers with a thickened cell wall located on different sides of the stem in the area of the gravitropic curvature. The present study is the first work devoted to the identification of genes encoding auxin transporters in cells at different stages of development and during gravity response. In this study, the flax genes encoding the AUX1/LAX, PIN-FORMED, PIN-LIKES, and ABCB auxin transporters were identified. A comparative analysis of the expression of these genes in flax phloem fibers at different stages of development revealed increased expression of some of these genes at the stage of intrusive growth (LusLAX2 (A, B), LuxPIN1-D, LusPILS7 (C, D)), at the early stage of tertiary cell wall formation (LusAUX1 (A, D), LusABCB1 (A, B), LusABCB15-A, LusPIN1 (A, B), LusPIN4-A, and LusPIN5-A), and at the late stage of tertiary cell wall development (LusLAX3 (A, B)). It was shown that in the course of gravitropism, the expression of many genes, including those responsible for the influx of auxin in cells (LusAUX1-D), in the studied families increased. Differential expression of auxin transporter genes was revealed during gravity response in fibers located on different sides of the stem (upper (PUL) and lower (OPP)). The difference was observed due to the expression of genes, the products of which are responsible for auxin intracellular transport (LusPILS3, LusPILS7-A) and its efflux (LusABCB15-B, LusABCB19-B). It was noted that the increased expression of PIN genes and ABCB genes was more typical of fibers on the opposite side. The results obtained allow us to make an assumption about the presence of differential auxin content in the fibers of different sides of gravistimulated flax plants, which may be determined by an uneven outflow of auxin. This study gives an idea of auxin carriers in flax and lays the foundation for further studies of their functions in the development of phloem fiber and in gravity response.
Гравитропизм – адаптивная реакция растений, связанная со способностью органов растений располагаться и расти в определенном направлении относительно вектора силы тяжести. При этом асимметричное распределение фитогормона ауксина считается необходимым условием для тропического изгиба органов растения. Ранее нами были описаны яркие морфологические изменения флоэмных волокон с утолщенной клеточной стенкой, находящихся на разных сторонах зрелых участков стебля в области гравитропического изгиба. Настоящее исследование – первая работа, посвященная идентификации генов, кодирующих переносчики ауксина в этих клетках на разных стадиях развития и при гравиответе. В растениях льна идентифицированы гены основных переносчиков ауксина: AUX1/LAX, PIN-FORMED, PIN-LIKES и ABCB. Сравнительный анализ экспрессии этих генов во флоэмных волокнах льна, находящихся на разных стадиях развития, выявил повышенную экспрессию некоторых генов на стадии интрузивного роста (LusLAX2 (A, B), LuxPIN1-D, LusPILS7 (C, D)), на ранней стадии формирования третичной клеточной стенки (LusAUX1 (A, D), LusABCB1 (A, B), LusABCB15-A, LusPIN1 (A, B), LusPIN4-A, LusPIN5-A) и на поздней стадии развития третичной клеточной стенки (LusLAX3 (A, B)). Показано, что при гравитропизме повышалась экспрессия многих генов исследуемых семейств, в том числе отвечающих за приток ауксина в клетки (LusAUX1-D). Выявлена дифференциальная экспрессия генов переносчиков ауксина при гравиответе в волокнах, находящихся на разных сторонах стебля – верхней (PUL) и нижней (OPP): различие наблюдалось за счет экспрессии генов, продукты которых отвечают за внутриклеточный транспорт (LusPILS3, LusPILS7-A) и отток ауксина из клеток (LusABCB15-B, LusABCB19-B). Повышенная экспрессия PIN-генов и ABCB-генов была более типична для волокон OPP-стороны стебля. Полученные результаты позволяют сделать предположение о наличии дифференциального содержания ауксина в волокнах разных сторон стебля гравистимулированных растений льна, которое, возможно, определяется неравномерным оттоком ауксина. Исследование дает представление о переносчиках ауксина во льне и закладывает основу для дальнейшего изучения их функций в развитии флоэмного волокна и при гравиответе.
Keywords: Linum usitatissimum L.; auxin transport; fiber; flax; gene expression; gravitropism.
Copyright © AUTHORS.
Conflict of interest statement
The authors declare no conflict of interest.
Figures












Similar articles
-
Development of gravitropic response: unusual behavior of flax phloem G-fibers.Protoplasma. 2017 Mar;254(2):749-762. doi: 10.1007/s00709-016-0985-8. Epub 2016 Jun 4. Protoplasma. 2017. PMID: 27263083
-
How it all begins: molecular players of the early graviresponse in the non-elongating part of flax stem.Plant Mol Biol. 2025 Apr 26;115(3):61. doi: 10.1007/s11103-025-01588-4. Plant Mol Biol. 2025. PMID: 40285981
-
Rearrangement of the Cellulose-Enriched Cell Wall in Flax Phloem Fibers over the Course of the Gravitropic Reaction.Int J Mol Sci. 2020 Jul 27;21(15):5322. doi: 10.3390/ijms21155322. Int J Mol Sci. 2020. PMID: 32727025 Free PMC article.
-
Developmental Roles of AUX1/LAX Auxin Influx Carriers in Plants.Front Plant Sci. 2019 Oct 28;10:1306. doi: 10.3389/fpls.2019.01306. eCollection 2019. Front Plant Sci. 2019. PMID: 31719828 Free PMC article. Review.
-
Flax (Linum usitatissimum L.) Fibers for Composite Reinforcement: Exploring the Link Between Plant Growth, Cell Walls Development, and Fiber Properties.Front Plant Sci. 2019 Apr 3;10:411. doi: 10.3389/fpls.2019.00411. eCollection 2019. Front Plant Sci. 2019. PMID: 31001310 Free PMC article. Review.
LinkOut - more resources
Full Text Sources
Miscellaneous