Plants have diversified their leaf morphologies to adapt to diverse ecological niches. The molecular components responsible for regulating leaf morphology, however, have not been fully elucidated. By screening of Arabidopsis activation tagging lines, I identified a dominant mutant that I designated longifolial -ID (ingl-1D). The ingl-ID plants were characterized by long petioles, narrow but extremely long leaf blades with serrated margins, elongated floral organs, and elongated siliques. The elongated leaves of the mutant were due to increased polar cell elongation rather than increased cell proliferation. Molecular characterization revealed that this phenotype was caused by overexpression of the novel gene, LNG], which was found to have a homolog, LNG2, in Arabidopsis. To further examine the role of LNG] and LNG2, I characterized ingl and lng2 loss-offunction mutant lines. In contrast to the elongated leaves of ingl-ID plants, the ingl and lng2 mutants showed slightly decreased leaf length. Furthermore, the ingl lng2 double mutant showed further decreased leaf length associated with less longitudinal polar cell elongation. The leaf widths in ingl lng2 mutant plants were similar to those in wild type, implying that the role of LNGI and LNG2 on polar cell elongation is similar to that of ROT3. However, analysis of a ingl ing2 rot3 triple mutant and a ingl-ID rot3 double mutant indicated that LNG1 and LNG2 promote polar cell elongation independent of ROT3. Taken together, these findings indicate that LNGI and LNG2 are new components that regulate leaf morphology by positively promoting longitudinal polar cell elongation independent of ROT3 in Arabidopsis.
Using cotyledonary explants excised from seedlings germinated in vitro, efficient plant regeneration via organogenesis was established for two winter squash (Cucurbita maxima Duch.) cultivars. To establish optimal conditions for adventitious shoot induction, a variety of explants were prepared from seedlings of different ages and these were cultured using media containing different concentrations of 6-benzylaminopurine (BA). For both cultivars (cv. Juktoja And cv. Miyako), plant regeneration was optimal when the proximal parts of cotyledons from 4-day-old seedlings were cultured on induction medium composed of Murashige and Skoog (MS) medium with 1 mg/l BA. After 3 weeks of culture in induction medium, 82 and 92% of explants from the two cultivars regenerated shoots. Adventitious shoots were subcultured on elongation medium composed of MS medium with 0.1 mg/l BA and the elongated shoots were successfully rooted in MS medium without growth regulators for 2 weeks. Flow cytometric analysis revealed that most of the regenerated plants were diploid.
식물은 다양한 환경적인 영향에 적응하기 위하여 그들의 잎의 형태를 여러가지로 변화시켜왔다. 그러나 식물 형태를 조절하는Molecular component는 아직 완전히 규명 되어지지 않았다. 나는Activation tagging line의 screening방법을 통하여 우성돌연변이체를 선발하였고, 이를 longifolia1-1D (lng1-1D)이라고 명명하였다. lng1-1D 돌연변이체는 긴 잎자루 좁지만 굉장히 긴 톱니모양의 잎사귀를 가진 것이 특징이다. 돌연변이체의 신장된 잎은 증가된 세포증식보다는 증가된 극성 세포신장에서 기인한 것이다. 분자 수준에서의 특성규명은 이러한 Phenotype이 신규유전자인 LNG1의 과잉발현에 의한 것으로 판명되었다. 또한, 애기장대에서 LNG1은 LNG2와 homolog한 유전자임을 알게 되었다. LNG1과 LNG2의 진척된 실험을 위하여, 나는 lng1 과 lng2의 Loss of function mutant line의 특성을 규명하였다. lng1-1D의 신장된 잎과는 상반되게, lng1 과 lng2 는 조금 감소된 잎의 길이를 보여주었다. 더욱이, lng1lng2 double mutant는 더욱 감소된 잎의 길이방향 신장을 보여주었다. 이는 수직방향의 극성세포신장이 감소함으로 인하여 잎 길이와 연관이 있음을 보여준다. lng1 과 lng2 mutant의 너비방향으로의 잎의 신장은 Wild type과 같았으며, 이것은 극성세포신장에 관여한LNG1과 LNG2의 역할이 ROT3와 비슷하다는 것을 의미한다. 그러나, lng1 lng2 rot3 triple mutant 와 lng1-1D rot3 double mutant 분석은 LNG1 과LNG2 는 ROT3와 독립적으로 극성세포신장을 촉진한다. 이러한 발견은 애기장대에서 ROT3와 독립적으로 수직 방향의 극성 세포 신장을 촉진함으로 잎의 형태를 조절하는 새로운 Component임을 나타낸다.
In vitro상태에서 발아된 떡잎절편을 이용하여 organogenesis를 통한 효율적인 재분화가 Cucurbita maxima Duch. 확립되었다. Adventitious shoot유도를 위한 최적의 조건을 확립하기 위하여, 각기 다른 종자발아시기로부터 준비된 다양한 절편체와 다른 호르몬 조성을 포함한 배지가 재배에 사용되었다. 두 품종 (cv. Juktoja And cv. Miyako) 모두에서 식물 재분화는 발아 4일된 떡잎의 Proximal part가 1mg/L BA를 포함한 MS배지로 구성된 유도배지에서 배양되었을 때 최적이었다. 유도배지에서 3주간 배양 후, 두 품종 모두에서 82-92% 가 신초로 재분화되었다. Adventitious shoot 는 0.1mg/L BA 를 포함한 MS 배지로 구성된 신장배지에서 이차배양 되었다. 그리고 신장된 Shoot는 Growth regulator가 없는 MS배지에서 뿌리가 성공적으로 형성되었다. Flow cytometric analysis 는 대부분의 재분화 식물체가 Diploid임을 보여주었다.
