Seed dormancy is an important trait which determines the timing of seed germination. It is reported that seed dormancy is established during seed maturation, and broken during seed after-ripening. However, details of seed dormancy regulation mechanism are still unknown. Here, we focused on functions of a dormancy regulator gene, HYPNOS, in dormancy regulation. Mutants of HYPNOS seeds require longer dry storage time for dormancy release, showing its important role in dormancy regulation. We confirmed that GA signaling pathway is enhanced, and ABA signaling pathway is decreased in hyp-1 and hyp-2 seeds by quantitative real-time PCR results. Genetic relationships between HYPNOS and GA2ox2, a GA catalytic gene, or ABA2, an ABA biosynthetic gene were also determined. Besides plant hormones, several studies reported that DELAY OF GERMINATION 1 (DOG1) is a critical dormancy regulator. In this study, we also figured out that HYPNOS suppress DOG1 expression. Both of mRNA and protein levels of DOG1 were elevated in hyp mutant seeds compared to wild type. We confirmed that the increase of DOG1 levels was maintained throughout the seed after-ripening. In addition, DOG1 transcript and protein levels are higher in hyp mutant seeds during seed maturation. With these results, we suggested that HYPNOS might function to repress DOG1 mRNA and protein expression in seeds during seed after-ripening. We also confirmed that HYPNOS and DOG1 affects seed coat dormancy by comparing the germination frequencies of whole seed and coatless embryo in hyp mutant and DOG1 overexpressing seeds. Taken together, we suggested that HYPNOS negatively regulate seed dormancy through the alteration of DOG1 expression levels in Arabidopsis thaliana seeds.
종자 휴면은 발아의 시기를 결정하는 중요한 요소이다. 이는 종자가 발달되는 동안 생성되며 수확 후 건조 기간 동안 감소한다고 알려져 있으나, 종자 휴면을 조절하는 정확한 기작은 여전히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 종자 휴면을 조절하는 새로운 유전자인 HYPNOS의 기능에 대해 연구하였다. 우선 HYPNOS 돌연변이 종자에서 지베렐린 신호전달이 증가하고 앱시식산 신호전달이 감소하여 있다는 것을 확인하여 HYPNOS가 지베렐린과 앱시식산 신호전달의 변화를 통해 종자 휴면을 조절한다는 것을 보였다. 또한 종자 휴면 조절에 중요하다고 알려진 DOG1과 HYPNOS와의 관계를 밝히기 위해 HYPNOS 돌연변이 종자에서 수확 후 건조기간과 종자 발달 기간 동안 DOG1의 mRNA와 단백질 발현이 증가한 것을 확인하였다. 또한 휴면상태의 HYPNOS 돌연변이 종자와 DOG1이 과발현된 종자의 껍질을 인위적으로 제거하였을 때, 종자가 휴면 상태임에도 불구하고 발아하는 현상을 통해 HYPNOS와 DOG1이 배아가 아닌 종자의 껍질 부분에서 종자 휴면을 조절한다는 것을 확인하였다. 종합하자면, 본 연구에서는 HYPNOS가 지베렐린과 앱시식산 신호전달, 그리고 DOG1의 발현을 조절함으로써 종자 휴면 조절에 관여한다는 것을 보였다.
