La biosíntesi local d auxines modula el desenvolupament de les plantes en resposta a senyals ambientals

[ES] Las plantas son capaces de adaptar sus programas de desarrollo interno de acuerdo con las señales externas del entorno que las rodea. Las plantas han desarrollado la capacidad de percibir e integrar toda la información proveniente del entorno en constante cambio. Cada vez es más evidente que las hormonas vegetales juegan un papel central en este proceso de integración. La auxina es una hormona vegetal clave que regula el desarrollo de las plantas y coordina las respuestas de las plantas al medio ambiente. Los gradientes morfogénicos de auxina modulan el nicho de células madre y el destino celular promoviendo la plasticidad fenotípica de la planta. El transporte polar de auxinas es clave para la generación y el mantenimiento de los gradientes de auxinas. Sin embargo, el descubrimiento reciente de los patrones de expresión espaciotemporal refinados de los genes de biosíntesis de auxinas, incluidas las familias WEI8/TAR y YUC, sugirió que la producción local de auxinas también contribuye a la formación de los máximos de auxinas. Previamente, hemos demostrado que la biosíntesis y el transporte de auxinas locales actúan de manera sinérgica y son prescindibles individualmente para el establecimiento y mantenimiento del meristema de la raíz. Por el contrario, otros procesos, como la fertilidad de las flores, el desarrollo del tejido vascular y las respuestas de las raíces a ciertas señales ambientales, requieren la biosíntesis local de auxinas que no pueden compensarse por completo mediante el transporte en la generación de gradientes de auxinas. En este TFM, estamos abordando sistemáticamente los roles de la biosíntesis local de auxinas en diferentes procesos de desarrollo de plantas y respuestas a señales ambientales mediante la manipulación de patrones espaciotemporales de producción de auxinas. Estamos estudiando cómo diferentes condiciones ambientales, como la disponibilidad de nutrientes y agua y la temperatura, modulan la producción de auxinas en tejidos específicos y, por lo tanto, modifican la arquitectura de la planta en respuesta a estos aportes externos. Los resultados de este TFM nos permitirán identificar genes clave y sus patrones de expresión espacio-temporal específicos implicados en la producción local de auxinas en respuesta a determinados estímulos. En el futuro, esta información puede emplearse para desarrollar herramientas biotecnológicas con aplicaciones potenciales para mejorar los sistemas agrícolas.[EN] Plants are able of adapting their internal development programs according to the external signals from the surrounding environment. Plants have evolved the ability to perceive and integrate all the information coming from the ever changing environment. It is increasingly evident that plant hormones play a central role in this integration process. Auxin is a key plant hormone that regulates plant development and coordinates plant responses to the environment. Auxin morphogenic gradients modulates the stem cell niche and cell destiny promoting plant phenotypic plasticity. Polar auxin transport is key for the generation and maintenance of the auxin gradients. However, the recent discovery of the refined spatiotemporal expression patterns of auxin biosynthesis genes, including the WEI8/TAR and YUC families, suggested that local auxin production also contributes to the formation of the auxin maxima. Previously, we have shown that local auxin biosynthesis and transport act synergistically and are individually dispensable for root meristem establishment and maintenance. In contrast, other processes such as flower fertility, vasculature tissue development and root responses to certain environmental signals require local auxin biosynthesis that cannot be fully compensated for by transport in the generation of the auxin gradients. In this TFM, we are systematically addressing the roles of local auxin biosynthesis in different plant developmental processes and responses to environmental cues by manipulating spatiotemporal patterns of auxin production. We are studying how different environmental conditions such as nutrient and water availability and temperature modulate auxin production in specific tissues and thus, modify the plant architecture in response to these external inputs. The results of this TFM will allow us to identify key genes and their specific spatio-temporal expression patterns involved in local auxin production in response to particular stimuli. In the future, this information can be employed to develop biotechnological tools with potential applications to improve agricultural systems.Ombrosi, D. (2023). La biosíntesis local de auxinas regula el desarrollo de las plantas en respuesta a señales ambientales. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/19173

Identification of MeC3HDZ1/MeCNA as a potential regulator of cassava storage root development

[EN] The storage root (SR) of cassava is the main staple food in sub-Saharan Africa, where it feeds over 500 million people. However, little is known about the genetic and molecular regulation underlying its development. Unraveling such regulation would pave the way for biotechnology approaches aimed at enhancing cassava productivity. Anatomical studies indicate that SR development relies on the massive accumulation of xylem parenchyma, a cell-type derived from the vascular cambium. The C3HDZ family of transcription factors regulate cambial cells proliferation and xylem differentiation in Arabidopsis and other species. We thus aimed at identifying C3HDZ proteins in cassava and determining whether any of them shows preferential activity in the SR cambium and/or xylem. Using phylogeny and synteny studies, we identified eight C3HDZ proteins in cassava, namely MeCH3DZ1-8. We observed that MeC3HDZ1 is the MeC3HDZ gene displaying the highest expression in SR and that, within that organ, the gene also shows high expression in cambium and xylem. In-silico analyses revealed the existence of a number of potential C3HDZ targets displaying significant preferential expression in the SR. Subsequent Y1H analyses proved that MeC3HDZ1 can bind canonical C3HDZ binding sites, present in the promoters of these targets. Transactivation assays demonstrated that MeC3HDZ1 can regulate the expression of genes downstream of promoters harboring such binding sites, thereby demonstrating that MeC3HDZ1 has C3HDZ transcription factor activity. We conclude that MeC3HDZ1 may be a key factor for the regulation of storage root development in cassava, holding thus great promise for future biotechnology applications.This work was funded by grants from the Spanish Ministry of Science (PID2019-108084RB-I00 and PID2021-125829OB-I00 to JA and PID2021-1274610B-I00 to JB) . JB is sponsored by a Ramon y Cajal contract (RYC2019-026537-I) .Solé-Gil, A.; López, A.; Ombrosi, D.; Urbez Lagunas, C.; Brumos, J.; Agustí, J. (2024). Identification of MeC3HDZ1/MeCNA as a potential regulator of cassava storage root development. Plant Science. 339. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2023.11193833