Low phosphate activates STOP1-ALMT1 to rapidly inhibit root cell elongation

Autor: Jean-Marie Teulon, Edith Laugier, Jean Armengaud, Serge Chiarenza, Audrey Creff, Marie-Christine Thibaud, Benjamin Péret, Steffen Abel, Jens Daniel Müller, Agnès Hagège, Coline Balzergue, Pascale David, Thierry Desnos, Marie Bissler, Christian Godon, Noëlle Becuwe-Linka, Corinne Brouchoud, Etienne Delannoy, Thibault Dartevelle, Claudia-Nicole Meisrimler, Laurent Nussaume, Hélène Javot, Jean-Luc Pellequer
Přispěvatelé: Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Biologie végétale et microbiologie environnementale - UMR7265 (BVME), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Signalisation de l'Adaptation des Végétaux à l'Environnement (SAVE), Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes (BPMP), Université de Montpellier (UM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie, Equipe Développement et Plasticité du Système Racinaire (PLASTICITE), Université de Montpellier (UM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Innovations technologiques pour la Détection et le Diagnostic (LI2D), Service de Pharmacologie et Immunoanalyse (SPI), Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), CEA (APTTOX021401, APTTOX021403), ANR11-RSNR-0005,DEMETERRES, ANR-09-BLAN-0118,CHEMIGENA,Génétique d'une voie limitant la croissance racinaire d'Arabidopsis en réponse à la carence phosphatée(2009), ANR-12-ADAP-0019,RNAdapt,Les ARN non-codants dans l'adaptation de la croissance racinaire à la carence phosphate(2012), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075 ), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), ANR-11-RSNR-0005,DEMETERRES,Développement de Méthodes bio-et Eco-Technologiques pour la Remédiation Raisonnée des Effluents et des Sols en appui à une stratégie de réhabilitation agricole post-accidentelle(2011), Plant Environmental Physiology and Stress Signaling (PEPSS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) ( BIAM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Biologie végétale et microbiologie environnementale - UMR7265 ( BVME ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Aix Marseille Université ( AMU ), Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes ( BPMP ), Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques ( Montpellier SupAgro ) -Institut national de la recherche agronomique [Montpellier] ( INRA Montpellier ) -Université de Montpellier ( UM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier ( Montpellier SupAgro ), Institut de biologie structurale ( IBS - UMR 5075 ), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ), Laboratoire de Biologie du Développement des Plantes ( LBDP ), Université de la Méditerranée - Aix-Marseille 2-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Equipe Développement et Plasticité du Système Racinaire ( PLASTICITE ), Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques ( Montpellier SupAgro ) -Institut national de la recherche agronomique [Montpellier] ( INRA Montpellier ) -Université de Montpellier ( UM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier ( Montpellier SupAgro ) -Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques ( Montpellier SupAgro ) -Institut national de la recherche agronomique [Montpellier] ( INRA Montpellier ) -Université de Montpellier ( UM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier ( Montpellier SupAgro ), Laboratoire Innovations technologiques pour la Détection et le Diagnostic ( LI2D ), Service de Pharmacologie et Immunoanalyse ( SPI ), Département Médicaments et Technologies pour la Santé ( DMTS ), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) ( DRF (CEA) ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) ( DRF (CEA) ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Département Médicaments et Technologies pour la Santé ( DMTS ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Biologie cellulaire et moléculaire des plantes et des bactéries ( BCMPB ), Investissements d'avenir RSNR Demeterres
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
0106 biological sciences
0301 basic medicine
immunité cellulaire
Arabidopsis
Malates
Organic Anion Transporters
General Physics and Astronomy
Plant Roots
01 natural sciences
chemistry.chemical_compound
Cell Wall
Gene Expression Regulation
Plant
Arabidopsis thaliana
Multidisciplinary
food and beverages
[SDV.BV.BOT]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics
Plants
Genetically Modified
Apoplast
Hedgehog signaling pathway
Cell biology
Biochemistry
Oxidoreductases
paroi cellulaire
Signal Transduction
[ SDV.BV.BOT ] Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics
Science
Iron
Meristem
Cell Enlargement
Biology
capacité de croissance
Article
General Biochemistry
Genetics and Molecular Biology
Phosphates
Cell wall
03 medical and health sciences
développement de la plante
Transcription factor
Peroxidase
phosphate
prolifération cellulaire
Arabidopsis Proteins
Cell growth
Callose
arabidopsis thaliana
élongation cellulaire
General Chemistry
biology.organism_classification
racine
030104 developmental biology
chemistry
Transcription Factors
010606 plant biology & botany
Zdroj: Nature Communications
Nature Communications, Nature Publishing Group, 2017, 8, pp.15300. ⟨10.1038/ncomms15300⟩
Nature Communications (8), 15300. (2017)
Nature Communications, Vol 8, Iss 1, Pp 1-16 (2017)
Nature Communications, 2017, 8, pp.15300. ⟨10.1038/ncomms15300⟩
Nature Communications, Nature Publishing Group, 2017, 8, pp.15300. 〈10.1038/ncomms15300〉
ISSN: 2041-1723
DOI: 10.1038/ncomms15300⟩
Popis: Environmental cues profoundly modulate cell proliferation and cell elongation to inform and direct plant growth and development. External phosphate (Pi) limitation inhibits primary root growth in many plant species. However, the underlying Pi sensory mechanisms are unknown. Here we genetically uncouple two Pi sensing pathways in the root apex of Arabidopsis thaliana. First, the rapid inhibition of cell elongation in the transition zone is controlled by transcription factor STOP1, by its direct target, ALMT1, encoding a malate channel, and by ferroxidase LPR1, which together mediate Fe and peroxidase-dependent cell wall stiffening. Second, during the subsequent slow inhibition of cell proliferation in the apical meristem, which is mediated by LPR1-dependent, but largely STOP1–ALMT1-independent, Fe and callose accumulate in the stem cell niche, leading to meristem reduction. Our work uncovers STOP1 and ALMT1 as a signalling pathway of low Pi availability and exuded malate as an unexpected apoplastic inhibitor of root cell wall expansion.
Low Pi availability inhibits primary root growth, but the sensory mechanisms are not known. Here the authors uncover a signalling pathway regulating Pi-mediated root growth inhibition in Arabidopsis, involving the transcription factor STOP1, its direct target ALMT1, a malate channel, and ferroxidase LPR1.
Databáze: OpenAIRE
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