Novel Regulators of Vascular Development in Arabidopsis thaliana

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0465-6
Title: Novel Regulators of Vascular Development in Arabidopsis thaliana
Author: Ursache, Robertas
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Department of Biosciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2014-12-05
Language: en
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0465-6
http://hdl.handle.net/10138/137254
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Plant vascular tissues are supporting and conductive tissues composed of two major components, xylem and phloem. These tissues transport water, food, hormones and minerals within the plant. In my thesis work, I used the Arabidopsis root as a model system to study vascular tissue formation. The first part of my thesis work is focused on the formation of xylem, the water transporting tissue. In the Arabidopsis root, the xylem is organized as an axis of cell files with two distinct cell fates: the central metaxylem and the peripheral protoxylem. It has been previously reported that high and low expression levels of the class III HD-ZIP transcription factors promote metaxylem and protoxylem identities, respectively. In this work, we provide evidence that auxin biosynthesis promotes HD-ZIP III expression and metaxylem formation. We observed that plants with mutations in auxin biosynthesis genes, such as trp2-12, wei8 tar2, or the quintuple yucca mutant, as well as plants treated with a pharmacological inhibitor of auxin biosynthesis, show reduced expression of the HD-ZIP III genes accompanied by specific defects in metaxylem formation. We were able to induce a partial rescue of the metaxylem defects by introducing an endogenous auxin supply. In addition, some of the patterning defects can be suppressed by synthetically elevating HD-ZIP III expression in the stele of the Arabidopsis root. The second part of my thesis work is focused on phloem tissue formation. Phloem is the tissue responsible for long-distance molecular transport and signaling. The conductive components of the phloem, the sieve elements, rely on specific junctions between the conducting cells in the form of highly perforated sieve areas. We identified mutations in the CHER1 (CHOLINE TRANSPORTER LIKE 1) locus of Arabidopsis which result in altered phloem conductivity, reduced sieve pore density, and defects in sieve pore formation. CHER1 encodes a member of a poorly characterized choline transporter-like protein family in plants and animals. We provide data showing that CHER1 facilitates choline transport, localizes to the trans-Golgi network, and is associated with the late stage of phragmoplast formation during cytokinesis. Interestingly, CHER1 has a sustained, polar localization in forming sieve plates, which is consistent with its function in the elaboration of the sieve areas.Kasvien johtojänteet koostuvat pääosin kahdesta solutyypistä, puu- ja nilasoluista, jotka tukevat kasvia ja ovat erilaistuneet veden, ravintoaineiden, kasvihormonien sekä mineraalien kuljettamiseen kasvin eri osien välillä. Väitöstyössäni tutkin johtosolukon muodostumista käyttäen mallina lituruohon juurta. Väitöstyöni ensimmäinen osio pureutuu puusolukon eli ksyleemin, vettä kuljettavan putkiston muodostumiseen. Lituruohon pääjuuressa kahdenlaiset puusolut muodostavat keskuslieriöön poikittaisen akselin jonka kummassakin päädyssä on yksi ns. protoksyleemi solu ja niiden välissä metaksyleemi soluja. Aiempien tutkimusten perusteella on tiedetty että HD-ZIP III transkriptiofaktorin korkea ilmenemistaso edistää metaksyleemin erilaistumista kun taas alhainen taso on kytköksissä protoksyleemiin. Väitöstyöni puitteissa selvitimme että kasvihormoni auksiinin tuotanto edistää HD-ZIP III ilmenemistä ja siten myös metaksyleemin muodostumista. Poikkeavan alhainen auksiinin määrä kasveissa joiden auksiinin tuotantoa oli heikennetty joko geneettisin tai kemiallisin menetelmin alensi HD-ZIP III ilmenemistä, mikä puolestaan johti poikkeavuuksiin metaksyleemin erilaistumisessa. Näitä poikkeavuuksia voitiin osittain korjata nostamalla joko auksiinin määrää tai HD-ZIP III ilmenemistasoa juuren keskuslieriössä. Väitöstyöni toisessa osassa tutkin nilan muodostumista. Nila on erikoistunut useiden molekyylien pitkänmatkan kuljetukseen, mikä perustuu siiviläputkien huokosellisten poikkiseinien eli siivilälevyjen ominaisuuteen yhdistää peräkkäiset siiviläputkisolut toisiinsa pitkäksi solujonoksi. Havaitsimme että lituruoholla siivilälevyjen huokoisuus ja siten siiviläputkien kuljetuskyky poikkeaa normaalista jos CHER1 (CHOLINE TRANSPORTER LIKE 1) geenin toiminta on estynyt. CHER1 proteiini paikallistuu kehittyviin siiviläputkiin polaarisesti ennakoiden siivilälevyn sijaintia, ja on siis siivilälevyjen kehittymisen kannalta tärkeä jo varhaisessa vaiheessa. Lisäksi osoitimme että CHER1 osallistuu koliinin kuljetukseen, paikallistuu solutasolla Golgi verkostoon, ja liittyy tiettyjen rakenteiden muodostumiseen solunjakautumisen yhteydessä.
Subject: plant biology
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
novelreg.pdf 844.7Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record