Current challenges in plant cell walls: editorial overview

Fil: DeBolt, Seth. University Of Kentucky; Estados UnidosFil: Estevez, Jose Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentin

ROS regulation of polar growth in plant cells

Root hair cells and pollen tubes, like fungal hyphae, possess a typical tip or polar cell expansion with growth limited to the apical dome. Cell expansion needs to be carefully regulated to produce a correct shape and size. Polar cell growth is sustained by oscillatory feedback loops comprising three main components that together play an important role regulating this process. One of the main components are reactive oxygen species (ROS) that, together with calcium ions (Ca(2+)) and pH, sustain polar growth over time. Apoplastic ROS homeostasis controlled by NADPH oxidases as well as by secreted type III peroxidases has a great impact on cell wall properties during cell expansion. Polar growth needs to balance a focused secretion of new materials in an extending but still rigid cell wall in order to contain turgor pressure. In this review, we discuss the gaps in our understanding of how ROS impact on the oscillatory Ca(2+) and pH signatures that, coordinately, allow root hair cells and pollen tubes to expand in a controlled manner to several hundred times their original size toward specific signalsFil: Mangano, Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Denita Juárez, Silvina Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Estevez, Jose Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin

The tip of the iceberg: ROP2 directly interacts with SYP121 to regulate root-hair polarization, elongation, and exocytosis

Root hairs (RHs) grow in a polar manner as cylindrical protrusions from the root epidermis. They significantly expand the root volume in the rhizosphere to search for water and nutrients, anchor the plant, and promote interactions with several kinds of microorganisms in the soil. Trichoblasts, the epidermis cell type responsible for RH development, switch from anisotropic cell elongation to tip growth through polarization of the growth machinery to a predefined RH initiation domain (RHID) at the plasma membrane.Fil: Ricardi, Martiniano María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Estevez, Jose Manuel. Universidad Andrés Bello; Chile. Millennium Nucleus for the Development of Super Adaptable Plants ; Chile. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin

A Phased Model for Network Selection based on Context

Projecte realitzat en col.laboració amb Fraunhofer FOKUS. TU BerlinL’accés a Internet s’ha convertit avui en dia en una necessitat degut a la facilitat i comoditat que ens produeix poder enviar un mail, fer una transferència bancària, consultar informació de tot tipus des de qualsevol lloc. El major ús de totes aquestes aplicacions, juntament amb les múltiples possibilitats de connexió que ens ofereixen les xarxes WiFi, WIMAX, UMTS entre d’altres, fan que sigui objecte d’estudi millorar l’eficiència i donar més facilitats a l’usuari. Una vegada que l’usuari selecciona una xarxa per tenir accés a Internet, els requeriments i capacitats i la qualitat de la mateixa van canviant atenent als canvis produïts en l’entorn. El que aquí ens interessa és saber quina xarxa és la millor en cada moment tenint en compte els esmentats canvis. D’aquesta manera això fitxa les bases en la creació d’un sistema capaç d’autogestionar‐se i autoconfigurar‐se. El principal objectiu d’estudi és el desenvolupament d’un mecanisme de decisió que executi de forma semblant a un handover vertical, un canvi de xarxa automàtic. D’aquesta manera l’usuari té l’avantatge de gaudir de la xarxa que li proporcioni millor connexió possible atenent als canvis de l’entorn a cada instant. Per una altra banda, l’usuari pot treballar sense haver de preocupar‐se de la connectivitat amb independència del lloc on es trobi, de si està en moviment, dels requeriments de l’aplicació a executar, etc. Dintre de l’àmbit de les comunicacions autonòmiques l’actual recerca de les xarxes cognitives (cognitive networks) és el mitjà adequat per desenvolupar aquesta tasca. Les xarxes cognitives apareixen com a resposta a la limitació de l’espectre i a la ineficiència del seu ús. La característica principal d’aquestes xarxes és que poden adaptar dinàmicament els seus paràmetres com a resposta de les necessitats dels usuaris o dels canvis en les condicions de l’entorn. Així mateix aquestes xarxes tenen la capacitat d’aprendre de les adaptacions realitzades i aprofitar aquest coneixement per prendre futures decisions basades en la experiència. L’escenari en el que es centra el nostre treball és l’anomenat Always Best Connected, concepte que es refereix no només a que l’usuari estigui sempre connectat, sinó connectat de la millor manera possible. Per portar a terme tot l’esmentat previament hem estudiat les característiques de diferents models procedents d’àrees com: autonomic communications, autonomic computing, robòtica i informàtica. A més a més hem intentat extreure influències procedents de camps originalment no tan lligats a les tecnologies, com són la psicologia i la pedagogia, per tal de intentar aprofundir en el desenvolupament d’aquests sistemes amb l’ajuda de models utilitzats pels humans. Les característiques més valuoses que hem trobat són la simplicitat, l’ús de context, la capacitat d’aprenentatge i la reconfigurabilitat. De cada model s’han extret trets valuosos pel posterior disseny de la nostra solució. Aquests models van des d’una solució robòtica basada en un simple esquema “reb‐tracta‐actua” desenvolupat a mitjans dels 80, fins a les darreres aportacions oferides per universitats i centres de investigació i desenvolupament en el camp de les comunicacions autònomes. En quant a tasques i blocs comuns, trobem pràcticament en tots els models estudiats els següents mòduls: captació de dades (sensing) i monotorització, anàlisi, ús de context o informació de l’entorn, presa de decisions, aprenentatge i execució. El bloc sensing és la via que utilitza el sistema per apreciar la realitat física de l’exterior. Mitjançant múltiples tipus de dades mesurades, així com moviment, xarxes disponibles, mètriques i topologies utilitza data‐aggregation per eliminar informació redundant. El mòdul d’anàlisi és el responsable de trobar els mecanismes necessaris per interpretar les dades rebudes, filtrar‐les i correlar‐les per tal de descriure una situació. Aquest bloc fa ús d’ontologies per representar i compartir el model de la realitat adquirit amb totes les entitats amb les que està interrelacionat. Finalment avalua l’impacte de les decisions preses i coordina les interaccions entre els diferents sistemes autonòmics. Quan parlem de context ens referim a un terme essencial en la presa de decisions. Aquest terme és utilitzat per donar un millor coneixement sobre la informació de que es disposa, tenint en compte les circumstàncies de cada cas. El terme context i el seu comportament són el centre d’estudi de diferents projectes desenvolupats per la Unió Europea com són: Ambient Networks, SPICE, E2R (End to End Reconfigurability) i MobiLife. En tots ells la utilització del context es fa en diferents capes i diferents ontologies. La recerca d’aquests projectes europeus englobats en el Sixth Framework Programme tenen com a finalitat utilitzar el context de les situacions per tal de donar un millor producte als usuaris finals. La presa de decisions està formada per un grup de regles associades a un conjunt d’accions emmagatzemades dintre d’una base de dades. Aquest mòdul proveeix al sistema dels mecanismes i algoritmes necessaris per trobar l’acció a realitzar en cada moment. Aquí juga un factor important la interpretació de les dades rebudes en base al context i al coneixement de la situació per aconseguir la decisió idònia. L’aprenentatge dintre d’aquest sistema és vist com un conjunt de mecanismes que utilitza l’experiència per predir accions futures. Aquesta capacitat és important per millorar el rendiment i l’efectivitat de decisions passades i descobrir noves relacions per a la construcció d’un millor coneixement. Com a darrer bloc considerem la funció d’execució com la més senzilla, que només du a terme les decisions preses anteriorment. Una vegada executada l’acció indicada, informa pertinentment als usuaris o administradors del resultat de les accions realitzades. Hem de destacar que el Phased Model for Network Selection based on context està composat per quatre blocs: Sensing, Anàlisi‐Presa de decisions, Aprenentatge i Execució. El que destaca respecte dels models prèviament avaluats és la construcció d’un bloc capaç d’analitzar i prendre decisions simultàniament. Això és degut a l’estreta col∙laboració entre ambdós mòduls amb l’objectiu d’agilitzar el rendiment. També cal remarcar el continu feedback loop entre aquest complex mòdul i la base de dades que emmagatzema la nova informació aportada pel bloc d’aprenentatge. Una vegada dissenyat el model proposat, faltaria implementar pràcticament una solució i simular la viabilitat del sistema. En aquest sentit són molts els estudis teòrics fets dins aquest camp, però encara no s’ha trobat resultat pràctic

Autocrine regulation of root hair size by the RALF-FERONIA-RSL4 signaling pathway

Root hair (RH) size has vital physiological implications, since it influences the surface area of the root and thus the ability of the plant to absorb water and nutrients from the soil. Arabidopsis ROOT HAIR DEFECTIVE 6-LIKE 4 (RSL4), a bHLH transcription factor, controls the expression of hundreds of RH genes, and RSL4 expression itself can trigger ectopic RH growth. Recent studies reveal an autocrine mechanism governing plant RH cell growth in which the extracellular peptide RAPID ALKALINIZATION FACTOR 1 (RALF1) and receptor FERONIA (FER) act as a central hub between the cell surface and downstream signaling events. RALF1-FER promotes the phosphorylation of eIF4E1. Then, phosphorylated eIF4E1 further regulates the synthesis of RH proteins, including RSL4, to promote RH growth. High levels of RSL4 exert a negative feedback on RALF1 expression via directly binding to the RALF1 gene promoter, slowing RH growth and determining final RH cell size.Fil: Zhu, Sirui. Hunan University; ChinaFil: Martinez Pacheco, Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Estevez, Jose Manuel. Universidad Andrés Bello; Chile. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Yu, Feng. State Key Laboratory Of Hybrid Rice; China. Hunan University; Chin

Filling the Gaps to Solve the Extensin Puzzle

Extensins (EXTs) are highly repetitive plant O-glycoproteins that require several post-translational modifications (PTMs) to become functional in plant cell walls. First, they are hydroxylated on contiguous proline residues; then they are O-glycosylated on hydroxyproline and serine. After secretion into the apoplast, O-glycosylated EXTs form a tridimensional network organized by inter- and intra-Tyr linkages. Recent studies have made significant progress in the identification of the enzymatic machinery required to process EXTs, which includes prolyl 4-hydroxylases, glycosyltransferases, papain-type cysteine endopeptidases, and peroxidases. EXTs are abundant in plant tissues and are particularly important in rapidly expanding root hairs and pollen tubes, which grow in a polar manner. Small changes in EXT PTMs affect fast-growing cells, although the molecular mechanisms underlying this regulation are unknown. In this review, we highlight recent advances in our understanding of EXT modifications throughout the secretory pathway, EXT assembly in cell walls, and possible sensing mechanisms involving the Catharanthus roseus cell surface sensor receptor-like kinases located at the interface between the apoplast and the cytoplasmic side of the plasma membrane. This review describes recent progress in our understanding of extensin post-translational modifications throughout the secretory pathway, extensin secretion and assembly in the cell walls, and possible sensing mechanisms at the interface between the apoplast and the cytoplasmic side of the cell surface.Fil: Marzol, Eliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Borassi, Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Bringas, Mauro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Sede, Ana Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular "Dr. Héctor N. Torres"; ArgentinaFil: Rodríguez Garcia, Diana Rosa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Capece, Luciana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Estevez, Jose Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin

Ethylene signaling increases reactive oxygen species accumulation to drive root hair initiation in Arabidopsis

Root hair initiation is a highly regulated aspect of root development. The plant hormone ethylene and its precursor, 1-amino-cyclopropane-1-carboxylic acid, induce formation and elongation of root hairs. Using confocal microscopy paired with redox biosensors and dyes, we demonstrated that treatments that elevate ethylene levels lead to increased hydrogen peroxide accumulation in hair cells prior to root hair formation. In the ethylene-insensitive receptor mutant, etr1-3, and the signaling double mutant, ein3eil1, the increase in root hair number or reactive oxygen species (ROS) accumulation after ACC and ethylene treatment was lost. Conversely, etr1-7, a constitutive ethylene signaling receptor mutant, has increased root hair formation and ROS accumulation, similar to ethylene-treated Col-0 seedlings. The caprice and werewolf transcription factor mutants have decreased and elevated ROS levels, respectively, which are correlated with levels of root hair initiation. The rhd2-6 mutant, with a defect in the gene encoding the ROS-synthesizing RESPIRATORY BURST OXIDASE HOMOLOG C (RBOHC), and the prx44-2 mutant, which is defective in a class III peroxidase, showed impaired ethylene-dependent ROS synthesis and root hair formation via EIN3EIL1-dependent transcriptional regulation. Together, these results indicate that ethylene increases ROS accumulation through RBOHC and PRX44 to drive root hair formation.Fil: Martin, R. Emily. University Wake Forest; Estados UnidosFil: Marzol, Eliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Estevez, Jose Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Muday, Gloria K.. University Wake Forest; Estados Unido

Class III Peroxidases in Response to Multiple Abiotic Stresses in Arabidopsis thaliana Pyrenean Populations

Class III peroxidases constitute a plant-specific multigene family, where 73 genes have been identified in Arabidopsis thaliana. These genes are members of the reactive oxygen species (ROS) regulatory network in the whole plant, but more importantly, at the root level. In response to abiotic stresses such as cold, heat, and salinity, their expression is significantly modified. To learn more about their transcriptional regulation, an integrative phenotypic, genomic, and transcriptomic study was executed on the roots of A. thaliana Pyrenean populations. Initially, the root phenotyping highlighted 3 Pyrenean populations to be tolerant to cold (Eaux), heat (Herr), and salt (Grip) stresses. Then, the RNA-seq analyses on these three populations, in addition to Col-0, displayed variations in CIII Prxs expression under stressful treatments and between different genotypes. Consequently, several CIII Prxs were particularly upregulated in the tolerant populations, suggesting novel and specific roles of these genes in plant tolerance against abiotic stresses.Fil: Eljebbawi, Ali. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Savelli, Bruno. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Libourel, Cyril. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Estevez, Jose Manuel. Universidad Andrés Bello; Chile. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Dunand, Christophe. Centre National de la Recherche Scientifique; Franci

An update on post-translational modifications of hydroxyproline-rich glycoproteins: toward a model highlighting their contribution to plant cell wall architecture

Plant cell walls are composite structures mainly composed of polysaccharides, also containing a large set of proteins involved in diverse functions such as growth, environmental sensing, signaling, and defense. Research on cell wall proteins (CWPs) is a challenging field since present knowledge of their role into the structure and function of cell walls is very incomplete. Among CWPs, hydroxyproline (Hyp)-rich O-glycoproteins (HRGPs) were classified into three categories: (i) moderately glycosylated extensins (EXTs) able to form covalent scaffolds; (ii) hyperglycosylated arabinogalactan proteins (AGPs); and (iii) Hyp/proline (Pro)-Rich proteins (H/PRPs) that may be non-, weakly- or highly-glycosylated. In this review, we provide a description of the main features of their post-translational modifications (PTMs), biosynthesis, structure, and function. We propose a new model integrating HRGPs and their partners in cell walls. Altogether, they could form a continuous glyco-network with non-cellulosic polysaccharides via covalent bonds or non-covalent interactions, thus strongly contributing to cell wall architecture.Fil: Hijazi, May. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia. Université de Toulouse; FranciaFil: Velásquez, Silvia Melina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Jamet, Elisabeth. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia. Université de Toulouse; FranciaFil: Estevez, Jose Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Albenne, Cécile. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia. Université de Toulouse; Franci

Highlighting reactive oxygen species as multitaskers in root development

Reactive oxygen species (ROS) are naturally produced by several redox reactions during plant regular metabolism such as photosynthesis and respiration. Due to their chemical properties and high reactivity, ROS were initially described as detrimental for cells during oxidative stress. However, they have been further recognized as key players in numerous developmental and physiological processes throughout the plant life cycle. Recent studies report the important role of ROS as growth regulators during plant root developmental processes such as in meristem maintenance, in root elongation, and in lateral root, root hair, endodermis, and vascular tissue differentiation. All involve multifaceted interplays between steady-state levels of ROS with transcriptional regulators, phytohormones, and nutrients. In this review, we attempt to summarize recent findings about how ROS are involved in multiple stages of plant root development during cell proliferation, elongation, and differentiation.Fil: Eljebbawi, Ali. Instituto Polytechnique de Toulouse; FranciaFil: Rondon Guerrero, Yossmayer del Carmen. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Dunand, Christophe. Instituto Polytechnique de Toulouse; FranciaFil: Estevez, Jose Manuel. Universidad Andrés Bello; Chile. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin