Synergistic action of GCN5and CLAVATA1in the regulation of gynoecium development in Arabidopsis thaliana

First author: Stylianos Poulios; Affiliations: Aristotle University of Thessaloniki (塞萨洛尼基亚里士多德大学): Thessaloniki, Greece

Corresponding author: Konstantinos E. Vlachonasios

In Arabidopsis thaliana the CLAVATA1 (CLV1) receptor and GENERAL CONTROL NON DEREPRESSIBLE 5 (GCN5) histone acetyltransferase (组蛋白乙酰转移酶) both regulate inflorescence meristem size and affect the expression of the meristem‐promoting transcription factor WUSCHEL (WUS). Single and multiple mutants of GCN5 and CLAVATA members, were analysed for their gynoecium development (雌蕊群发育), using morphological, physiological, genetic and molecular approaches. The clv1‐1 gcn5‐1 double mutants exhibited novel phenotypes including elongated gynoecia with reduced valves (果瓣) and enlarged stigma (柱头) and style (花柱), indicating a synergistic action (协同作用) of CLAVATA signaling and GCN5 action in the development of the gynoecium. Reporter line and gene expression analysis showed that clv1‐1 gcn5‐1 plants have altered auxin and cytokinin response, distribution and ectopic overexpression of WUS. WUS expression was found in the style of wild‐ ype gynoecia stage 10-13, suggesting a possible novel role for WUS in the development of the style. CLV1 and GCN5 are regulators of apical-basal and mediolateral polarity of the Arabidopsis gynoecium. They affect gynoecium morphogenesis through the negative regulation of auxin biosynthesis and promotion of polar auxin transport. They also promote cytokinin signaling in the carpel (心皮) margin meristem and negatively regulate it at the stigma. Finally, they synergistically suppress WUS at the centre of the gynoecium.

在拟南芥中，CLV1和GCN5组蛋白乙酰转移酶都能调控花序分生组织大小，并影响促进分生组织的转录因子WUS的表达。本文通过形态学、生理学、遗传学及分子生物学的方法研究GCN5和CLAVATA基因成员单基因或者多个基因突变对于雌蕊发育的影响。clv1‐1 gcn5‐1双突变存在新奇的表型，包括雌蕊增长，果瓣减小，同时柱头和花柱增大，说明了CLAVATA信号和GCN5在雌蕊发育中发挥协同作用。报告株系和基因表达分析显示clv1‐1 gcn5‐1双突变改变了植株生长素和细胞分裂素响应、分布以及WUS基因的异位表达。在野生型雌蕊发育的10-13阶段，作者检测到了WUS基因的表达，说明了WUS基因在花柱发育过程中可能发挥着某种功能。CLV1和GCN5基因是拟南芥雌蕊中顶部-基部和中部外侧极性的调控基因。这两个基因通过负调控生长素生物合成和促进生长素极性运输来影响雌蕊的形态建成。同时，他们还能促进心皮边缘分生组织中的细胞分裂素信号，并在柱头中负调控细胞分裂素信号。最终，CLV1和GCN5基因协同抑制WUS基因在雌蕊中心的表达。

通讯：Konstantinos E. Vlachonasios (http://users.auth.gr/kvlachon?lang=en)

个人简介：1992年，希腊塞萨洛尼基亚里士多德大学，学士；1999年，密歇根州立大学，博士；2002年，密歇根州立大学，博士后。

研究方向：植物发育及响应非生物胁迫中的表观遗传机制；希腊植物的分子鉴定；水果和花粉中的过敏原蛋白。

doi: https://doi.org/10.1111/nph.15303

Journal: New Phytologist

First Published: 20 July, 2018

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