The Tomato Photomorphogenetic Mutant, aurea, is Deficient in Phytochromobilin Synthase for Phytochrome Chromophore Biosynthesis

Abstract

The aurea mutants of tomato have been widely used as phytochrome-deficient mutants for photomorphogenetic and photobiological studies. By expressed sequence tag (EST)-based screening of sequence databases, we found a tomato gene that encodes a protein homologous to Arabidopsis HY2 for phytochromobilin synthase catalyzing the last step of phytochrome chromophore biosynthesis. The tomato protein expressed in Escherichia coli showed phytochromobilin synthase activity. The corresponding loci in all aurea mutants tested have nucleotide substitutions, deletions or DNA rearrangements. These results indicate that aurea is a mutant of phytochromobilin synthase in tomato. We also discuss a phylogenetic analysis of phytochromobilin synthases in the bilin reductase family.

Crystal structure of phycocyanobilin:ferredoxin oxidoreductase in complex with biliverdin IXα, a key enzyme in the biosynthesis of phycocyanobilin

“…This finding is consistent with the shape of the substrate of PebB, 15,16-DHBV; reduction at the C15AC16 double bond of BV loses the planarity. So far two point mutations that lack P⌽B synthase activity were found; R252Q mutant in Arabidopsis thaliana and N140Y mutant in tomato (24,25), which correspond to Gln-216 and Asp-105 in PcyA, respectively. These residues are candidates for active residues of PcyA as described above, implying that these residues in P⌽B synthase may also be involved in substrate binding and͞or reduction.…”

Multiple Heme Oxygenase Family Members Contribute to the Biosynthesis of the Phytochrome Chromophore in Arabidopsis

“…As predicted, these mutants globally reduce the pool of photochemically active phys often without dampening apoprotein accumulation. Examples include the hy1, se5, pcd1, pew1, and yg-2 mutants from Arabidopsis, rice (Oryza sativa), pea (Pisum sativum), tobacco (Nicotiana tabacum), and tomato (Lycopersicon esculentum), respectively, which affect genes encoding HOs that convert heme to BV (Parks and Quail, 1991;Weller et al, 1996;Davis et al, 1999;Muramoto et al, 1999;Izawa et al, 2000;Davis et al, 2001), and the hy2, au, elm1, and pcd2 mutants from Arabidopsis, tomato, maize (Zea mays) and pea, respectively, which affect genes encoding PFB synthases that convert BV to (3Z)-PFB (Parks and Quail, 1991;Weller et al, 1997;Kohchi et al, 2001;Sawers et al, 2004;Muramoto et al, 2005).…”

Compostos fenólicos e capacidade antioxidante em frutos de tomateiros mutantes fotomorfogenéticos

“…Em frutos do mutante aurea, observou-se um conteúdo de compostos fenólicos e capacidade antioxidante similar à cultivar 'MT' (Figura 1), apesar da mutação em aurea ser caracterizada por uma menor quantidade de fitocromos e pigmentos fotossintéticos na planta (MURAMOTO et al, 2005;TERRY & KENDRICK, 1996), condição que poderia levar à uma menor sensibilidade das plantas a reações desencadeadas por luz, o que não se traduziu em menor conteúdo de compostos fenólicos e capacidade antioxidante em seus frutos (Figura 1). O fato dos frutos do mutante aurea não possuir menor conteúdo de compostos fenólicos ou capacidade antioxidante em detrimento da deficiência de aparato fotorreceptor de suas plantas, quando comparado à cultivar selvagem 'MT', deve-se à possibilidade de essa mutação ser mais efetiva em provocar alterações em órgãos vegetativos ou ainda pode ter sido influenciado pelo fato de a planta mutante apresentar os efeitos de sua mutação de forma mais proeminente em seu estágio inicial de desenvolvimento, comparativamente à planta adulta (BECKER et al, 1992), estágio no qual ocorre a produção de frutos.…”