Arabidopsis thaliana THESEUS1 modulates phytohormone responses induced by plant cell wall damage

Abstract

Plantecelleveggen er den definerende strukturen til landplanter som tillot dem å nå sine til tider imponerende størrelser, men vår forståelse av prosessene som opprettholder celleveggintegritet (CWI) er ekstremt begrenset. Arabidopsis thaliana Catharanthus roseus reseptorlignende kinase (CrRLK) THESEUS1 (THE1) er et celleveggs integritetsfølende PM-lokalisert protein. THE1-aktiviteten er avhengig av tilgjengeligheten av peptidet Rapid Alkalinization Factor 34 (RALF34). THE1 antas å samhandle med en annen nært beslektet CrRLK FERONIA (FER). FER har vist seg å samhandle med fytohormonene Jasmonic acid (JA) og abscisic acid (ABA) som respons på celleveggskade (CWD), men om og hvordan THE1 interagerer med fytohormoner er ennå ikke helt forstått. THE1-mutantene, the1-1 og the1-4, ble krysset med hormonreporter JAZ10:: YFP for JA, pRAB18 :: GFP-GUS for ABA, og DR5 :: 3xVENUS for auxin. Disse THE1 mutant-hormon reporter kryssene ble behandlet med isoxaben (ISX) for å etterligne redusert CWI og sorbitol for å indusere osmotisk stress. Disse behandlingene ble avbildet ved 0, 2, 4, 6 og 8 timer tidspunkter, og disse dataene ble brukt til å beregne prosent arealdekning. Flere forskjeller ble notert mellom villtype THE1 og THE1 mutanter; JAZ10 respons på CWD ble vist å avta under the1-1 mutanten, men ikke vist å øke under the1-4 mutanten. Plasseringen av pRAB18-signalering i Col-0 var forskjellig fra the1-1 og the1-4. Et økt DR5-signal i stele-initialer, hvilesenter (QC), cortex / endodermal initial, columella initial og columella-celler ble notert i THE1-mutantene, men ikke i vill type THE1. Disse resultatene antyder at THE1 er direkte koblet til JA og mulige ABA-svar på celleveggskader. Det antyder også at THE1 ikke er direkte koblet til auxinsvarene på celleveggskader, og at dette er forårsaket av endringer i apoplastisk pH forårsaket av endrede RALF34 THE1-interaksjoner.

The plant cell wall is the defining structure of land plants that allowed them to free themselves from lying on the ground, but our understanding of the processes that maintain cell wall integrity (CWI) is extremely limited. Arabidopsis thaliana Catharanthus roseus receptor like kinase (CrRLK) THESEUS1 (THE1) is a cell wall integrity sensing PM localised protein. THE1 activity is dependent on the availability of the peptide Rapid Alkalinization Factor 34 (RALF34). THE1 is thought to interact with another closely related CrRLK FERONIA (FER). FER has been shown to interact with the phytohormones Jasmonic acid (JA) and abscisic acid (ABA) in response to cell wall damage (CWD), but if and how THE1 interacts with phytohormones is yet to be fully understood. THE1 mutants, the1-1 and the1-4, were crossed with hormone reporters JAZ10::YFP for JA, pRAB18::GFP-GUS for ABA, and DR5::3xVENUS for auxin. These THE1 mutant – hormone reporter crosses were treated with isoxaben (ISX) to mimic reduced CWI and sorbitol to induce osmotic stress. These treatments were imaged at 0, 2, 4, 6, and 8 h timepoints, and this data was used to calculate percent area signal coverage. Several differences were noted between wild type THE1 and THE1 mutants; JAZ10 response to CWD was shown to decrease under the the1-1 mutant but not shown to increase under the the1-4 mutant. The locations of pRAB18 signalling in Col-0 differed from the1-1 and the1-4. An increased DR5 signal in the stele initials, quiescent centre (QC), cortex/endodermal initial, columella initial and columella cells was noted in the THE1 mutants but not in wild type THE1. These results suggest that THE1 is directly connected to JA induction and possible ABA responses to cell wall damage. It also suggests that THE1 is not directly connected to auxin responses to cell wall damage and that this is caused by changes in apoplastic pH brought about by altered RALF34 THE1 interactions.