Intact Arabidopsis RPB1 Functions in Stem Cell Niches Maintenance and Cell Cycling Control

First author: Qian‐Qian Zhang; Affiliations: Shandong Agricultural University (山东农业大学): Taian, China

Corresponding author: Lei Ge (葛磊)

Plant meristem activity depends on accurate execution of transcriptional networks required for establishing optimum functioning of stem cell niches. An Arabidopsis mutant card1‐1 (constitutive auxin response with DR5:GFP) that encodes a truncated (截短的) RPB1 (RNA Polymerase II's largest subunit) with shortened C‐ erminal domain (CTD) was identified. Phosphorylation of the CTD repeats of RPB1 is coupled to transcription in eukaryotes. Here we uncover that the truncated CTD of RPB1 disturbed cell cycling and enlarged the size of shoot and root meristem. The defects in patterning of root stem cell niche in card1‐1 indicates that intact CTD of RPB1 is necessary for fine‐ uning the specific expression of genes responsible for cell fate determination. The gene‐edited plants with different CTD length of RPB1, created by CRISPR‐CAS9 technology, confirmed that both the full length and the DK‐ ich tail of RPB1's CTD play roles in the accurate transcription of CYCB1;1 encoding a cell cycle marker protein in root meristem and hence participate in maintaining root meristem size. Our experiment proves that the intact RPB1 CTD is necessary for stem cell niche maintenance, which is mediated by transcriptional regulation of cell cycling genes.

植物的分生组织活性依赖于建立最佳干细胞龛功能的转录调控网络得到精确的执行。作者鉴定到了一个card1‐1突变体，编码了一个C端结构域CTD被截短了的RNA聚合酶II最大亚基RPB1。在真核生物中，RPB1的CTD重复序列的磷酸化与转录同时进行。本文发现RPB1的CTD被截断会导致细胞周期紊乱，茎和根的分生组织增大。card1‐1突变体中干细胞龛的模式缺陷表明RPB1完整的CTD对于精细调控能够决定细胞命运的基因特异表达至关重要。通过CRISPR‐CAS9系统构建的不同长度RPB1的CTD缺陷植株显示CTD的全长和富含DK的尾巴区域对于精确调控根分生组织中一个编码细胞周期标记蛋白的CYCB1;1基因相当重要，进而参与了根中分生组织大小的维持。本文的研究结果证明了完整的RPB1的CTD对于通过由细胞周期基因的转录调控所介导的干细胞龛的维持至关重要。

通讯：葛磊 (http://life.sdau.edu.cn/2013/0517/c2454a27222/page.htm)

个人简介：安徽大学，生物化学学士；中国科学技术大学，细胞生物学硕士；2002年，中国科学院北京植物研究所，植物分子生物学博士；2003-2009年，美国印第安纳大学、加州大学圣地亚哥分校，细胞与发育分子生物学博士后。

研究方向：1、以模式植物拟南芥为研究材料，研究植物干细胞池维持与器官以及个体发育的关系，利用植物激素相关的标记蛋白，大规模产生，筛选，鉴定植物干细胞维持的突变体及其基因，阐释它们的作用机制；2、以模式植物拟南芥为研究材料，研究植物能量代谢与植物细胞内物质运输的关系；3、以禾本科植物为研究材料，研究植物激素相关突变体如何控制植物根系形态建成。

doi: https://doi.org/10.1111/tpj.13939

Journal: the plant journal

First Published date: 12 May, 2018

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