Descrizione del progetto
I meccanismi alla base della regolazione del mantenimento e della funzione del meristema
Le mutazioni della chinasi simile a un recettore (RLK, Receptor-Like Kinase) CLAVATA1 (CLV1) nel meristema del germoglio sono responsabili di diversi tratti vantaggiosi delle colture, ad esempio di una maggiore dimensione dei pomodori. Una via di controllo simile di cellule staminali è presente nel meristema radicale. Per questo motivo, i meristemi sono al centro dei tentativi di migliorare la produttività delle colture. Il progetto CLAVHUB, finanziato dall’UE, utilizzerà metodi di proteomica all’avanguardia, nanoscopia a super-risoluzione e microscopia a fluorescenza in vivo ad alta risoluzione per caratterizzare complessi di RLK localizzati sui plasmodesmi nell’Arabidopsis e per individuare nuovi effettori di segnalazione a valle. Il ruolo delle RLK CLV1 e ARABIDOPSIS CRINKLY 4 nella regolazione della segnalazione e del trasporto dei plasmodesmi e nel controllo del mantenimento e dello sviluppo del meristema verranno analizzati dagli studiosi tramite mutanti knock-out CRISPR e campioni di segnalazione e trasporto in vivo innovativi.
Obiettivo
Meristems are the stem cell reservoirs that enable plants to grow and develop throughout their lifetime. Meristem activities shape a plant’s architecture and phenotype, and enable it to acclimate and respond to its environment. However, little is known of the mechanisms through which meristem maintenance and functions are regulated. The receptor-like kinase (RLK) CLAVATA1 (CLV1) promotes cell differentiation and forms a negative feedback loop with the mobile, stem cell fate-promoting transcription factor WUSCHEL (WUS) in the shoot meristem to balance the generation of new organs with stem cell maintenance. Mutations in the CLV1 pathway are responsible for several advantageous crop traits achieved through selective breeding, such as larger tomato fruit, making meristems the focus of further attempts to improve crop productivity. A similar stem cell control pathway acts in the root meristem, involving the RLKs ARABIDOPSIS CRINKLY 4 (ACR4) and CLV1, which form complexes that preferentially localise to plasmodesmata (PDs). This led to the hypothesis that these complexes control the symplastic exchange of molecules, such as transcription factors that promote stem cell fate, through PDs.
Here I will use state-of-the-art proteomics, super-resolution nanoscopy and high-resolution in vivo fluorescence microscopy methods to characterise these PD-localised RLK complexes in Arabidopsis, and identify novel downstream signalling effectors. Using CRISPR knock-out mutants and novel in vivo signalling and transport assays, I will analyse the roles of CLV1/ACR4-signalling in regulating PD signalling and transport, and in controlling meristem maintenance and development.
A greater understanding of CLV1/ACR4-signalling functions and the effect of changes in regulatory gene expression will enable the development of synthetic peptides or targeted plant breeding strategies to control plant phenology and architecture, ensuring crops can be adapted to grow in an ever-changing climate.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinatore
40225 Dusseldorf
Germania