Cytokinins and ethylene control plant development via sensors from the histidine kinase (HK) family. However, downstreamsignaling pathways for the key phytohormones are distinct. Here we report that not only cytokinin but also ethylene is able to control root apical meristem (RAM) size through activation of the multi-step phosphorelay (MSP) pathway. We found that both cytokinin and ethylene-dependent RAM shortening requires ethylene binding to ETR1 and the HK activity of ETR1. The receiver domain of ETR1 interacts with MSP signaling intermediates acting downstream of cytokinin receptors, further substantiating the role of ETR1 in MSP signaling. We revealed that both cytokinin and ethylene induce the MSP in similar and distinct cell types with ETR1-mediated ethylene signaling controlling MSP output specifically in the root transition zone. We identified members of the MSP pathway specific and common to both hormones and showed that ETR1-regulated ARR3 controls RAM size. ETR1-mediated MSP spatially differs from canonical CTR1/EIN2/ EIN3 ethylene signaling and is independent of EIN2, indicating that both pathways can be spatially and functionally separated. Furthermore, we demonstrated that canonical ethylene signaling controls MSP responsiveness to cytokinin specifically in the root transition zone, presumably via regulation of ARR10, one of the positive regulators of MSP signaling in Arabidopsis.
Návaznosti
EF16_026/0008446, projekt VaV
Název: Integrace signálu a epigenetické reprogramování pro produktivitu rostlin
GA15-22000S, projekt VaV
Název: Dešifrování molekulárních mechanizmů integrace světelné a hormonální regulace vývoje rostlin
Investor: Grantová agentura ČR, Dešifrování molekulárních mechanizmů integrace světelné a hormonální regulace vývoje rostlin
GJ19-23108Y, projekt VaV
Název: Vlivy a důsledky interakce cytokininové a etylénové signální dráhy na růst Arabidopsis
Investor: Grantová agentura ČR, Vlivy a důsledky interakce cytokininové a etylénové signální dráhy na růst Arabidopsis
LQ1601, projekt VaV
Název: CEITEC 2020 (Akronym: CEITEC2020)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, CEITEC 2020
LTAUSA18161, projekt VaV
Název: Význam hormonálních interakcí v kontrole vlastností buněčné stěny Arabidopsis thaliana
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Význam hormonálních interakcí v kontrole vlastností buněčné stěny Arabidopsis thaliana, INTER-ACTION
MUNI/E/0555/2018, interní kód MU
Název: Cytokinin-ethylene crosstalk in root development (Akronym: Hormonal crosstalk)
Investor: Masarykova univerzita, Cytokinin-ethylene crosstalk in root development, Podpora zvýšení kvality vynikajících výsledků