Phytochrome B (phyB) expressed in the epidermis is sufficient to promote red light responses including the inhibition of hypocotyl elongation and hypocotyl negative gravitropism. Nonetheless, the downstream mechanism of epidermal phyB in promoting light responses had been elusive. Here, we mutagenized the epidermis-specific phyB-expressing line (MLB) using Ethyl Methanesulfonate (EMS) and characterized a novel mutant allele of RRC1 (rrc1-689) which causes reduced epidermal phyB-mediated red light responses. The rrc1-689 mutation increases the alternative splicing of major clock gene transcripts, including PRR7 and TOC1, disrupting the rhythmic expression of the entire clock and clock-controlled genes. Combined with the result that MLB/prr7 exhibits the same red hyposensitive phenotypes as MLB/rrc1-689, our data supports that the circadian clock is required for the ability of epidermal phyB to promote light responses. We also found that, unlike phyB, RRC1 preferentially acts in the endodermis to maintain the circadian rhythm by suppressing the alternative splicing of core clock genes. Together, our results suggest that epidermal phyB requires RRC1 to promote light responses by activating the circadian rhythm.
외피 특이적으로 발현된 피토크롬은 배축 신장과 배축 음성 굴중성을 포함한 빛 반응을 유도하는데 충분하다. 그럼에도 불구하고, 외피 피토크롬이 어떻게 이러한 빛 반응들을 유도하는지에 대한 하위 분자 매커니즘은 알려진 바 없다. 본 연구자는 EMS라는 돌연변이 유도물질을 이용하여 외피 특이적으로 피토크롬을 발현하는 식물 (MLB)을 무작위 돌연변이화 하였고, 그 중 빛 반응이 억제된 돌연변이체(EMS27)의 전장 유전체 해독을 함으로써 RRC1이 외피 특이적 피토크롬의 빛 반응 유도 과정에 관여한다는 사실을 밝혔다. rrc1-689 돌연변이는 PRR7과 TOC1을 포함한 주요 일주기 생체 시계 구성 유전자들의 대체 접합을 유도하여 식물의 전반적인 일주기 생체 리듬을 망가뜨린다. 더불어 MLB에 prr7 돌연변이를 도입하여 직접 생체 리듬을 망가뜨린 MLB/prr7 식물 또한 MLB/rrc1-689 과 같은 억제된 빛 반응을 보였기에, 정상적인 생체 리듬은 외피 피토크롬이 빛 반응을 유도하는데 필수적인 요소라는 사실을 알 수 있다. 또한 본 연구자는 RRC1이 외피가 아닌 내피에서 발현되었을 때 주요 생체 리듬 유전자들의 대체 접합 뿐만 아니라 전반적인 생체 리듬을 완벽하게 정상화 시킨다는 사실을 발견하였다. 이와 같은 결과들은 외피 피토크롬이 일주기 생체 리듬을 활성화 시킴으로써 식물 전반의 빛 반응을 유도한다는 사실을 의미한다.
