Supply Route_ ABCG Transporters Act in the Construction of Suberin Barriers
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Supply Route_ ABCG Transporters Act in the Construction of Suberin Barriers
ThePlantCell,Vol.26:3471,September2014,http://wendang.chazidian.comã2014AmericanSocietyofPlantBiologists.Allrightsreserved.
INBRIEF
SupplyRoute:ABCGTransportersActintheConstructionofSuberinBarriers
Plantsneedtoregulatethe owofwaterandsolutesbetweenthemselvesandtheirenvironment,bothaboveandbelowtheground.Toenablethis,plantsformdiffu-sionbarriersofhydrophobiccomponentswithinthecellwallmatrix(Nawrathetal.,2013).Suchapoplasticbarriersincludethecuticleinvegetativetissues,theCasparianstripinroots,andsuberin-containinglayersinvegetativeandroottissues.Diffusionbarriersalsoformatwoundsitesandduringabscission.Amongthemanyques-tionssurroundingtheformationofdiffusionbarriersishowthenecessaryhydrophobiccomponentsaretransportedoutsidethecell(Beissonetal.,2012).
TheATPbindingcassette(ABC)super-familyincludestransmembranetransportersinvolvedinaremarkablerangeofprocessesandisparticularlyexpandedinplants.Arabidopsisthalianahas.40membersintheABCGsubfamilyalone(Verrieretal.,2008).Althoughhighgeneticredundancyandfunctionaldivergencehinderdetermi-nationofABCproteinfunctions,someArabidopsisABCGfamilymembersareknowntobeinvolvedintheexportofcuticlecomponents.Now,Yadavetal.(2014)reportthatacladeofABCGproteinsinArabidopsisfunctionsinsuberinlayerformation.
Yadavetal.focusedonacladeinwhichallmembersarecoexpressedwithsuberinbiosynthesisgenes.Theyfoundthatthepromotersofall vegeneswereactiveinanthers/pollenandtherootendodermis(wherethesuberinbarrierisformed)andwereresponsivetowoundingaswellasabscisicacid.Fusionproteinsforeachlocalizedtotheplasmamembrane,con-sistentwitharoleincellularexport.Mutantanalysissuggestedthatmembersofonesubclade,ABCG1andABCG16,areimpor-tantinpollenwallformation.Triplemutantsdisruptedintheothersubclade,ABCG2,
http://wendang.chazidian.com/cgi/doi/10.1105/tpc.114.132290
ABCG6,andABCG20,resembledmutantsde cientinsuberin:Theirseedsandrootsystemshadincreasedpermeability(see gure).Inaddition,thesuberinlayerstructureandcomponentpro lewasaltered,indica-tingthatABCG2,ABCG6,andABCG20functioninrootstoexportsuberinlayercomponents,particularlythoseconferringimpermeability.
Inaniceparallel,Landgrafetal.(2014)recentlyfoundthatarelatedABCGtrans-porteractsinsuberinbarrierformationinpotato(http://wendang.chazidian.comndgrafetal.showedthatpotatoABCG1islocalizedtotheplasmamembraneandexpressedinrootsandtuberskin.TubersdownregulatedinABCG1hadalteredperidermandsuberincompositionandlostwatertwiceasfastasthewildtype.
St-ABCG1ismostsimilartoAt-ABCG1andAt-ABCG16amongalloftheABCtransportersinArabidopsis,suggestingthatthisentireclademighthaveaconserved
Rootsoftheabcg2abcg6abcg20triplemutantaremorepermeabletodye.Increasedstainingbypropidiumiodide(PI)inthesteleoftriplemutantrootscomparedwiththewildtype(Col).(AdaptedfromYadavetal.[2014],Figure4E.)
functioninsuberinbarrierformationinvarioustissues.Consistentwiththis,amemberofthesamecladefromrice(Oryzasativa)wasjustreportedalsotoplayaroleinsuberinbarrierformation(Shionoetal.,2014).Together,thesestudiesaddressoneofthebigques-tionsinsuberinlayerformation,namely,howthecomponentsgetoutsidethecell,andalsopromoteeffortstoassignfunctionstothewidearrayofABCtransporters.
NancyR.Hofmann
ScienceEditornhofmann@http://wendang.chazidian.com
ORCIDID:0000-0001-9504-1152
REFERENCES
Beisson,F.,Li-Beisson,Y.,andPollard,M.(2012).Solvingthepuzzlesofcutinandsuberinpolymerbiosynthesis.Curr.Opin.PlantBiol.15:329–337.
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Nawrath,C.,Schreiber,L.,Franke,R.B.,Geldner,N.,Reina-Pinto,J.J.,andKunst,L.(2013).ApoplasticdiffusionbarriersinArabi-dopsis.TheArabidopsisBook11:e0167,doi/10.1199/tab.0167.
Shiono,K.,etal.(2014).RCN1/OsABCG5,anATP-bindingcassette(ABC)transporter,isrequiredforhypodermalsuberizationofrootsinrice(Oryzasativa).PlantJ.80:40–51.
Verrier,P.J.,etal.(2008).PlantABCproteins—auni ednomenclatureandupdatedinventory.TrendsPlantSci.13:151–159.
Yadav,V.,Molina,I.,Ranathunge,K.,Castillo,I.Q.,Rothstein,S.J.,andReed,J.W.(2014).ABCGtransportersarerequiredforsuberinandpollenwallextracellularbar-riersinArabidopsis.PlantCell26:3569–
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Supply Route: ABCG Transporters Act in the Construction of Suberin Barriers
Nancy R. Hofmann
Plant Cell 2014;26;3471; originally published online September 23, 2014;
DOI 10.1105/tpc.114.132290
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