J 2024

Hormone-regulated expansins: Expression, localization, and cell wall biomechanics in Arabidopsis root growth

ŠÁMALOVÁ, Markéta; Alesia MELNIKAVA; Kareem ELSAYAD; Alexis PEAUCELLE; Evelína GAHUROVÁ et. al.

Základní údaje

Originální název

Hormone-regulated expansins: Expression, localization, and cell wall biomechanics in Arabidopsis root growth

Autoři

ŠÁMALOVÁ, Markéta (203 Česká republika, domácí); Alesia MELNIKAVA (112 Bělorusko, domácí); Kareem ELSAYAD; Alexis PEAUCELLE; Evelína GAHUROVÁ (203 Česká republika, domácí); Jaromír GUMULEC (203 Česká republika, domácí); Ioannis SPYROGLOU (300 Řecko, domácí); Elena V ZEMLYANSKAYA; Elena V UBOGOEVA; Darina BALKOVÁ (703 Slovensko, domácí); Martin DEMKO (703 Slovensko, domácí); Nicolas BLAVET (250 Francie, domácí); Panagiotis ALEXIOU (300 Řecko, domácí); Vladimir BENES (276 Německo); Gregory MOUILLE (250 Francie) a Jan HEJÁTKO (203 Česká republika, garant, domácí)

Vydání

Plant Physiology, CARY, OXFORD UNIV PRESS INC, 2024, 0032-0889

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10611 Plant sciences, botany

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 6.600 v roce 2023

Kód RIV

RIV/00216224:14740/24:00135141

Organizační jednotka

Středoevropský technologický institut

UT WoS

000980114700001

EID Scopus

2-s2.0-85181561895

Klíčová slova anglicky

GENE-EXPRESSION; ORGAN INITIATION; ALPHA-EXPANSIN; CYTOKININ; STRESS; AUXIN

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 9. 10. 2024 13:25, Mgr. Adéla Pešková

Anotace

V originále

Expansins facilitate cell expansion by mediating pH-dependent cell wall (CW) loosening. However, the role of expansins in controlling CW biomechanical properties in specific tissues and organs remains elusive. We monitored hormonal responsiveness and spatial specificity of expression and localization of expansins predicted to be the direct targets of cytokinin signaling in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). We found EXPANSIN1 (EXPA1) homogenously distributed throughout the CW of columella/lateral root cap, while EXPA10 and EXPA14 localized predominantly at 3-cell boundaries in the epidermis/cortex in various root zones. EXPA15 revealed cell-type-specific combination of homogenous vs. 3-cell boundaries localization. By comparing Brillouin frequency shift and AFM-measured Young's modulus, we demonstrated Brillouin light scattering (BLS) as a tool suitable for non-invasive in vivo quantitative assessment of CW viscoelasticity. Using both BLS and AFM, we showed that EXPA1 overexpression upregulated CW stiffness in the root transition zone (TZ). The dexamethasone-controlled EXPA1 overexpression induced fast changes in the transcription of numerous CW-associated genes, including several EXPAs and XYLOGLUCAN:XYLOGLUCOSYL TRANSFERASEs (XTHs), and associated with rapid pectin methylesterification determined by in situ Fourier-transform infrared spectroscopy in the root TZ. The EXPA1-induced CW remodeling is associated with the shortening of the root apical meristem, leading to root growth arrest. Based on our results, we propose that expansins control root growth by a delicate orchestration of CW biomechanical properties, possibly regulating both CW loosening and CW remodeling. Expansins control root growth by orchestrating cell wall biomechanical properties, possibly regulating cell wall stiffening and root growth arrest associated with cell wall remodeling.

Návaznosti

EF16_019/0000738, projekt VaV
Název: Centrum experimentální biologie rostlin
GA19-24753S, projekt VaV
Název: Struktura a funkce dirigent proteinů řízených hormony u Arabidopsis thaliana
Investor: Grantová agentura ČR, Struktura a funkce dirigent proteinů řízených hormony u Arabidopsis thaliana
GA22-17501S, projekt VaV
Název: Role biomechaniky buněčné stěny v regulaci růstu a vývoje kořene Arabidopsis
Investor: Grantová agentura ČR, Role biomechaniky buněčné stěny v regulaci růstu a vývoje kořene Arabidopsis
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
90129, velká výzkumná infrastruktura
Název: Czech-BioImaging II
90267, velká výzkumná infrastruktura
Název: NCMG III

Přiložené soubory