Light and hormone interactions in t

Light and hormone interactions in the seed-to-seedling transition
Abstract
Plants exhibit sensitivity to dynamic or changing environments and respond to such fluctuations through short- and long-term adaptive responses. The transition from seed to established seedling is a critical phase of the plant life cycle. This brief, but highly important, phase is linked to species persistence and impacts long-term population dynamics. During the seed-to-seedling transition, key factors that modulate plant form and function are light, hormones, and integrated signaling at the light-hormone interface. During this stage of early plant development, germination, seedling development and the critical heterotrophic-to-autotrophic conversion, the latter of which includes chloroplast development and differentiation, are modulated by external light parameters and homeostasis of several plant hormones. Specific mechanisms used to mediate responses to light and/or hormones during the seed-to-seedling transition include the regulation of gene expression, protein dynamics, and metabolites (including sugars and reactive oxygen species). In this review, we highlight key mechanistic factors and components that are especially linked to integrating responses to light and hormones during germination and the post-germinative seed-to-seedling transition. These light-/hormone-dependent mechanisms have implications for short- and long-term dynamics and diversity of natural plant species and communities.

Keywords
Heterotrophic-to-autotrophic conversion; Hormones; Light; Photoreceptors; Seed-to-seedling; Seedling; Signaling; Cotyledon
1. Introduction
The seed-to-seedling transition is a critical stage of plant development. This transition has been described as a ‘bottleneck’ for species establishment that can ultimately drive the composition of plant populations (Poorter, 2007). This brief but profound transition from seed to established seedling is associated with the dynamics and/or diversity of natural communities and maintaining species diversity and persistence in natural environments (Muscarella et al., 2013). The seed-to-seedling transition comprises a transition from heterotrophic growth to autotrophic growth, characterized by organ development and maturation of the chloroplasts with the onset of photosynthesis, to promote the new life cycle of the plant. This process is regulated by light cues perceived by photoreceptors, hormone-mediated signaling and available nutrients. Newly germinated seedlings are capable of responding to short-term dynamic environmental conditions, including daily cycles of dark and light cues, fluctuating light conditions, other environmental oscillations, and long-term changes in natural environments, including climate change. Such adaptive responses are critical for these organisms to optimize growth, reproduction and survival. Responses to abiotic and biotic signals can include both short-term and long-term adaptations. Short-term responses can include activation of signaling pathways or stress responses; longer-term adaptations can include acclimatory physiological changes and survival strategies including colonization and competition advantages.

The focus of this review is on the interaction of light and hormone signaling pathways and responses in the seed-to-seedling transition and early seedling development, including the heterotrophic-to-autotrophic transition. We will address the role of photoreceptor- and hormone-dependent regulation of gene expression, protein homeostasis, plastid differentiation/development, and associated impacts on facilitating the seed-to-seedling transition and seedling establishment, tuned to external cues. Such responses are critical for plants to adapt to dynamic environments and changing environmental cues in natural contexts, including those due to longer-term alterations. This latter association with long-term alterations may result in an expansion of the limitations of particular genotypes, or be evidence of links between phenotypic plasticity and evolutionary adaptation (Forsman, 2014).

1.1. Tuning gene expression during the seed-to-seedling transition

Tuning of the expression of many plant genes occurs in responses to light or hormone cues. Specific wavelengths of light or distinct hormones can modulate the expression of a significant portion of the plant genome – 20% or more of the plant genome has been estimated to be regulated by white light (Jiao et al., 2005); similar proportions of the genome (up to ∼15%) may respond to various hormones (Nemhauser et al., 2006). Primary metabolism, which is supported by the reserves of the seed and upon seedling emergence is regulated by light (Farré and Weise, 2012), is also very important to a successful transition to seedling.

1.2. Light and the seed-to-seedling transition

The seed-to-seedling transition is characterized by the light-dependent etioplast-to-chloroplast transition and the onset of photosynthesis. Light

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

โต้ตอบแสงและฮอร์โมนในการเปลี่ยนเมล็ดต่อต้นกล้าบทคัดย่อพืชมีความไวต่อสภาพแวดล้อมแบบไดนามิก หรือการเปลี่ยนแปลง และตอบสนองต่อความผันผวนดังกล่าวผ่านระยะสั้น และระยะยาวปรับการตอบสนอง เปลี่ยนจากเมล็ดเป็นต้นกล้าขึ้นมีขั้นตอนสำคัญของวงจรชีวิตของพืช ระยะนี้สั้น ๆ แต่สิ่ง สำคัญอย่างยิ่ง เชื่อมโยงกับสายพันธุ์ที่มีอยู่ และผลกระทบต่อพลศาสตร์ประชากรระยะยาว ปัจจัยสำคัญที่ปรับแบบฟอร์มโรงงานและการทำงานอยู่ในระหว่างเปลี่ยนแปลงเมล็ดต่อต้นกล้า แสง ฮอร์โมน และการรวมส่งสัญญาณอินเตอร์เฟซแสงฮอร์โมนที่ ช่วงนี้ต้นพืช พัฒนา งอก ต้นกล้าพัฒนา และ แปลง heterotrophic-เพื่อ-autotrophic สำคัญ หลังที่มีคลอโรพลาสต์พัฒนาและสร้างความแตกต่าง มีสันทัด โดยพารามิเตอร์แสงภายนอกและภาวะธำรงดุลของฮอร์โมนพืชหลาย ใช้กลไกเฉพาะเพื่อเป็นสื่อกลางตอบสนองแสง หรือฮอร์โมนในระหว่างการเปลี่ยนเมล็ดต่อต้นกล้ารวมถึงการควบคุมของยีน โปรตีน dynamics และสาร (รวมทั้งน้ำตาลและออกซิเจนปฏิกิริยาพันธุ์) ในการนี้ เราเน้นปัจจัยกลไกสำคัญและส่วนประกอบที่เชื่อมโยงโดยเฉพาะการบูรณาการและฮอร์โมนในระหว่างการงอกและการเปลี่ยนเมล็ดต่อต้นกล้า post-germinative แสงเหล่านี้ - กลไกขึ้นอยู่กับฮอร์โมนที่มีผลกระทบสำหรับ dynamics ระยะสั้น และระยะยาวและความหลากหลายของชนิดพืชธรรมชาติและชุมชนคำสำคัญแปลง Heterotrophic การ autotrophic ฮอร์โมน แสง เซลล์รูปกรวย เมล็ดพันธุ์การต้นกล้า ต้นกล้า ตามปกติ เลี้ยงบทนำการเปลี่ยนเมล็ดต่อต้นกล้านั้นเป็นขั้นตอนสำคัญของการพัฒนาโรงงาน เปลี่ยนแปลงนี้ได้รับการอธิบาย 'ผลิตระดับ' สำหรับการสร้างสายพันธุ์ที่สามารถขับเคลื่อนองค์ประกอบของประชากรพืช (Poorter, 2007) ในที่สุด นี้สั้น ๆ แต่ลึกซึ้งเปลี่ยนจากเมล็ดเป็นต้นกล้าขึ้นจะเกี่ยวข้องกับ dynamics หรือความหลากหลายของธรรมชาติชุมชน และรักษาความหลากหลายของสายพันธุ์และอยู่ในสภาพแวดล้อมธรรมชาติ (Muscarella et al. 2013) การเปลี่ยนเมล็ดต่อต้นกล้าประกอบด้วยช่วงการเปลี่ยนภาพจาก heterotrophic โต autotrophic โต ลักษณะพัฒนาอวัยวะและการเจริญเติบโตของ chloroplasts ที่กับการโจมตีของการสังเคราะห์แสง การส่งเสริมวงจรชีวิตใหม่ของพืช กระบวนการนี้คือควบคุม โดยสัญญาณแสงที่รับรู้เกิดสัญญาณ มีฮอร์โมนและสารอาหารที่มี กล้าไม้เปลือกงอกใหม่มีความสามารถในการตอบสนองต่อระยะสั้นแบบไดนามิกสภาพแวดล้อม รวมทั้งรอบวันสัญญาณมืด และแสงสว่าง แสงคง แกว่งสิ่งแวดล้อม และอื่น ๆ เปลี่ยนแปลงระยะยาวในสภาพแวดล้อมธรรมชาติ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ ตอบสนองดังกล่าวปรับตัวมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเจริญเติบโต ขยาย และอยู่รอด การตอบสนองสัญญาณ abiotic และไบโอติกสามารถรวมดัดแปลงทั้งระยะสั้น และระยะยาว ตอบระยะสั้นสามารถรวมการทำงานของสัญญาณทางหรือตอบสนองความเครียด การปรับระยะยาวสามารถรวมการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยา acclimatory และกลยุทธ์การอยู่รอดรวมทั้งข้อได้เปรียบในการแข่งขันและการล่าอาณานิคมรีวิวนี้เป็นการโต้ตอบของแสง และเส้นทางส่งสัญญาณของฮอร์โมน และตอบสนองในเปลี่ยนเมล็ดต่อต้นกล้าและต้นต้นกล้าพัฒนา รวมทั้งการเปลี่ยน heterotrophic-เพื่อ-autotrophic เราจะเน้นบทบาทของการควบคุมขึ้น photoreceptor และฮอร์โมนยีน ภาวะธำรงดุลของโปรตีน พลาสติดแตกต่าง/การพัฒนา และผลกระทบต่อสัมพันธ์ยิ่งเมล็ดต่อต้นกล้าเปลี่ยนและต้นกล้าจัดตั้ง ฟังสัญญาณภายนอก การตอบสนองดังกล่าวมีความสำคัญต่อพืชต้องปรับสภาพแวดล้อมแบบไดนามิกและเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมสัญลักษณ์ในธรรมชาติ รวมถึงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงระยะยาว สมาคมนี้หลังแปลงระยะยาวอาจส่งผลให้การขยายตัวของข้อจำกัดของพันธุ์เฉพาะ หรือเป็นหลักฐานของการเชื่อมโยงระหว่างปั้นไทป์และวิวัฒนาการการปรับตัว (Forsman, 2014)1.1. ปรับแต่งยีนในระหว่างการเปลี่ยนเมล็ดต่อต้นกล้าปรับแต่งของการแสดงออกของยีนพืชจำนวนมากเกิดขึ้นในการตอบสนองกับสัญญาณแสงหรือฮอร์โมน ความยาวคลื่นเฉพาะของฮอร์โมนแสง หรือแตกสามารถปรับการแสดงส่วนสำคัญของพันธุพืช – พันธุพืชอย่างน้อย 20% มีการประมาณการควบคุมได้ โดยแสงสีขาว (Jiao et al. 2005); สัดส่วนคล้ายของจีโน (ถึง ∼15%) อาจตอบสนองต่อฮอร์โมนต่าง ๆ (Nemhauser et al. 2006) เผาผลาญหลัก ซึ่งได้สำรองเมล็ดพันธุ์ และเมื่อต้นกล้าเกิดควบคุม ด้วยแสง (Farré และ Weise, 2012), เป็นสิ่งที่สำคัญมากกับการเปลี่ยนแปลงที่ประสบความสำเร็จที่ต้นกล้า1.2. แสง และการเปลี่ยนแปลงของเมล็ดต่อต้นกล้าการเปลี่ยนเมล็ดต่อต้นกล้าเป็นลักษณะเปลี่ยน etioplast กับคลอโรพลาสต์ขึ้นอยู่กับแสงและเริ่มสังเคราะห์แสง แสง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

แสงและฮอร์โมนปฏิสัมพันธ์ในการเปลี่ยนแปลงเมล็ดต่อต้นกล้า
บทคัดย่อ
พืชแสดงความไวต่อสภาพแวดล้อมแบบไดนามิกหรือเปลี่ยนและตอบสนองต่อความผันผวนดังกล่าวผ่านการตอบสนองการปรับตัวในระยะสั้นและระยะยาว การเปลี่ยนแปลงจากเมล็ดของต้นกล้าที่จัดตั้งขึ้นเป็นขั้นตอนที่สำคัญของวงจรชีวิตของพืช นี้สั้น ๆ แต่มีความสำคัญอย่างมากในระยะที่มีการเชื่อมโยงไปยังติดตาชนิดและผลกระทบในระยะยาวการเปลี่ยนแปลงของประชากร ในช่วงการเปลี่ยนแปลงเมล็ดต่อต้นกล้าปัจจัยสำคัญที่ปรับรูปแบบอาคารและฟังก์ชั่นมีน้ำหนักเบา, ฮอร์โมน, และบูรณาการการส่งสัญญาณที่อินเตอร์เฟซแสงฮอร์โมน ในระหว่างขั้นตอนของการพัฒนาในช่วงต้นพืชงอกพัฒนาต้นกล้าและที่สำคัญ heterotrophic การ autotrophic แปลงหลังซึ่งรวมถึงการพัฒนา chloroplast และความแตกต่างนี้จะ modulated โดยพารามิเตอร์แสงภายนอกและสภาวะสมดุลของฮอร์โมนพืชหลาย กลไกเฉพาะที่ใช้เป็นสื่อกลางในการตอบสนองต่อแสงและ / หรือฮอร์โมนในช่วงการเปลี่ยนแปลงเมล็ดต่อต้นกล้ารวมถึงการควบคุมการแสดงออกของยีน Dynamics โปรตีนและสาร (รวมทั้งน้ำตาลและออกซิเจน) เดอะ ในการทบทวนนี้เราเน้นปัจจัยกลไกสำคัญและส่วนประกอบที่มีการเชื่อมโยงอย่างยิ่งที่จะบูรณาการการตอบสนองต่อแสงและฮอร์โมนในระหว่างการงอกและการโพสต์ germinative เมล็ดต่อต้นกล้าเปลี่ยนแปลง / กลไกเหล่านี้เบาขึ้นอยู่กับฮอร์โมนมีผลกระทบในระยะสั้นและระยะยาวการเปลี่ยนแปลงและความหลากหลายของพันธุ์พืชธรรมชาติและชุมชน. คำเฮเทอโรไป autotrophic แปลง ฮอร์โมน; เบา; เซลล์รับแสง; เมล็ดพันธุ์ต้นกล้าไป; ต้นกล้า; ส่งสัญญาณ; ใบเลี้ยง1 บทนำการเปลี่ยนแปลงเมล็ดต่อต้นกล้าเป็นขั้นตอนที่สำคัญของการพัฒนาพืช การเปลี่ยนแปลงนี้ได้รับการอธิบายว่าเป็นคอขวด 'สำหรับการจัดตั้งสายพันธุ์ในท้ายที่สุดว่าสามารถขับรถองค์ประกอบของประชากรพืช (Poorter 2007) เดอะ การเปลี่ยนแปลงนี้สั้น ๆ แต่ลึกซึ้งจากเมล็ดของต้นกล้าที่จัดตั้งขึ้นมีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงและ / หรือความหลากหลายของชุมชนธรรมชาติและการรักษาความหลากชนิดและความเพียรในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ (Muscarella et al., 2013) การเปลี่ยนแปลงเมล็ดต่อต้นกล้าประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงจากการเจริญเติบโตของการเจริญเติบโต heterotrophic autotrophic โดดเด่นด้วยการพัฒนาอวัยวะและการเจริญเติบโตของคลอโรพลากับการโจมตีของการสังเคราะห์เพื่อส่งเสริมวงจรชีวิตใหม่ของพืช กระบวนการนี้จะถูกควบคุมโดยตัวชี้นำแสงที่รับรู้โดยเซลล์รับแสงสัญญาณฮอร์โมนไกล่เกลี่ยและสารอาหารที่มีอยู่ ต้นกล้างอกขึ้นใหม่มีความสามารถในการตอบสนองต่อระยะสั้นสภาพแวดล้อมแบบไดนามิกรวมทั้งวงจรชีวิตประจำวันของตัวชี้นำความมืดและแสงสว่างผันผวนสภาพแสง, แนบแน่นสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ และการเปลี่ยนแปลงในระยะยาวในสภาพแวดล้อมธรรมชาติรวมทั้งการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ การตอบสนองการปรับตัวดังกล่าวมีความสำคัญสำหรับการมีชีวิตเหล่านี้จะเพิ่มประสิทธิภาพการเจริญเติบโตการสืบพันธุ์และการอยู่รอด การตอบสนองต่อสัญญาณ abiotic และสิ่งมีชีวิตสามารถรวมทั้งในระยะสั้นและการปรับตัวในระยะยาว คำตอบในระยะสั้นอาจรวมถึงการเปิดใช้งานของการส่งสัญญาณทางเดินหรือการตอบสนองความเครียด การปรับตัวในระยะยาวสามารถรวม acclimatory การเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาและกลยุทธ์การอยู่รอดรวมทั้งการล่าอาณานิคมและการแข่งขันที่ได้เปรียบ. ให้ความสำคัญกับการตรวจสอบนี้อยู่ในการทำงานร่วมกันของแสงและฮอร์โมนการส่งสัญญาณทางเดินและการตอบสนองในการเปลี่ยนแปลงเมล็ดต่อต้นกล้าและการพัฒนาต้นกล้าต้นรวมทั้งที่ heterotrophic ต่อการเปลี่ยนแปลง autotrophic เราจะอยู่ที่บทบาทของ photoreceptor- และฮอร์โมนขึ้นอยู่กับการควบคุมการแสดงออกของยีน homeostasis โปรตีน plastid แตกต่าง / การพัฒนาและผลกระทบที่เกี่ยวข้องในการอำนวยความสะดวกในเมล็ดต่อต้นกล้าต้นกล้าการเปลี่ยนแปลงและสถานประกอบการปรับตัวชี้นำภายนอก การตอบสนองดังกล่าวมีความสำคัญสำหรับพืชปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมแบบไดนามิกและการเปลี่ยนแปลงตัวชี้นำในบริบทสิ่งแวดล้อมธรรมชาติรวมทั้งผู้ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงในระยะยาว สมาคมนี้หลังมีการเปลี่ยนแปลงในระยะยาวอาจส่งผลให้การขยายตัวของข้อ จำกัด ของยีนโดยเฉพาะหรือเป็นหลักฐานของการเชื่อมโยงระหว่างปั้นฟีโนไทป์และการปรับตัววิวัฒนาการ (Forsman 2014). 1.1 การปรับจูนการแสดงออกของยีนในช่วงที่เมล็ดพันธุ์ต้นกล้าเพื่อการเปลี่ยนแปลงการปรับแต่งในการแสดงออกของยีนพืชจำนวนมากเกิดขึ้นในการตอบสนองต่อแสงหรือฮอร์โมนตัวชี้นำ ความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจงของแสงที่แตกต่างกันหรือฮอร์โมนสามารถปรับเปลี่ยนการแสดงออกของความเป็นส่วนสำคัญของจีโนมพืช - 20% หรือมากกว่าของจีโนมพืชที่ได้รับการคาดว่าจะได้รับการควบคุมโดยแสงสีขาว (Jiao et al, 2005). สัดส่วนที่ใกล้เคียงของจีโนม (ถึง ~15%) อาจตอบสนองต่อฮอร์โมนต่างๆ (Nemhauser et al., 2006) การเผาผลาญอาหารหลักซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยขอสงวนของเมล็ดและเมื่องอกจะถูกควบคุมด้วยแสง (Farre และ Weise, 2012) นอกจากนี้ยังเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะมีการเปลี่ยนแปลงที่ประสบความสำเร็จต้นกล้า. 1.2 แสงและการเปลี่ยนแปลงเมล็ดพันธุ์ต้นกล้าเพื่อการเปลี่ยนแปลงเมล็ดต่อต้นกล้าที่โดดเด่นด้วยแสงขึ้นอยู่กับ etioplast การ chloroplast การเปลี่ยนแปลงและการโจมตีของการสังเคราะห์ เบา