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The role of RLP44 in cell wall signalling integration and vascular cell fate determination in Arabidopsis thaliana

Holzwart, Eleonore

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Abstract

Plants are characterized by a highly plastic development governed by the interaction with the environment. The determination of plant cell fate depends of the integration on intrinsic and extrinsic stimuli, such as clonal cell identity and positional information obtained by non-cell autonomous signals. The aim of this work is to understand how plant cells integrate signals from the cell wall with intracellular growth-regulation processes and, as a consequence, how cell behaviour is influenced. We identified the receptor-like protein 44 (RLP44) of the model organism Arabidopsis thaliana as a putative sensor of cell wall pectate. RLP44 balances two crucial plant developmental signalling pathways: BRASSINOSTEROID (BR) signalling, a well-characterized pathway regulating plant growth, and the PHYTOSULFOKINE (PSK) signalling pathway. Genetic and biochemical analysis reveal a connection between the three receptors RLP44, BR INSENSITIVE 1 (BRI1), and PSK RECEPTOR 1 (PSKR1). Our data supports a model in which BRI1 controls vascular cell fate through transcriptional regulation of RLP44, independent of known BR signalling outputs. In addition, we describe a new role for RLP44, balancing two signalling pathways through direct interaction with the RLKs and modulation of their interaction with the respective co-receptor. We hypothesize that the PSK pathway is crucial for determination of procambial identity. Therefore, dynamic balancing of PSK and BR signalling may be a key regulatory step of vascular development in Arabidopsis thaliana.

Translation of abstract (German)

Pflanzen zeichnen sich durch ihre hohe Anpassungsfähigkeit aus, die vor allem durch die Interaktion mit ihrer Umwelt bestimmt wird. Welche Art von Zellen wo in der Pflanze entsteht, hängt sowohl von intrinsischen als auch extrinsischen Signalen ab, wie zum Beispiel der Abstammung und Position der Zelle. Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, wie Pflanzenzellen Signale von der Zellwand mit intrazellulären Wachstumsregulationsprozessen integrieren und somit das Zellverhalten bestimmen. Wir haben das Rezeptor-ähnliche Protein 44 (RLP44) des Modellorganismus Arabidopsis thaliana als möglichen Sensor für Zellwandpektat identifiziert. Darüber hinaus reguliert RLP44 zwei wichtige pflanzliche Signalwege. Einerseits den gut beschriebenen, BRASSINOSTEROID (BR) Signalweg, der das Wachstum der Pflanze reguliert, und andererseits den PHYTOSULFOKIN (PSK) Signalweg. Genetische und biochemische Analysen lassen auf eine Verbindung zwischen den drei Rezeptoren: RLP44, BR INSENSITIVE 1 (BRI1) und PSK RECEPTOR 1 (PSKR1) schließen. Unsere Daten sind kompatibel mit einem Modell, in dem BRI1 das vaskuläre Zellschicksal durch transkriptionelle Regulation von RLP44 unabhängig von dem BR-Signalweg steuert. Darüber hinaus beschreiben wir eine neue Rolle für RLP44, welches in der Lage ist, durch direkte Interaktion mit den RLKs und der Modulation ihrer Interaktion mit dem jeweiligen Co-Rezeptor, die zwei erwähnten Signalwege im Gleichgewicht zu halten. Wir vermuten, dass der PSK-Signalweg entscheidend für die Bestimmung der prokambialen Identität ist. Des Weiteren nehmen wir an, dass das Gleichgewicht zwischen der PSK- und BR-Signalkaskade ein wichtiger regulatorischer Schritt der Vaskulaturentwicklung in Arabidopsis thaliana ist.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schumacher, Prof. Dr. Karin
Date of thesis defense: 16 November 2018
Date Deposited: 05 Dec 2018 12:22
Date: 2019
Faculties / Institutes: The Faculty of Bio Sciences > Dean's Office of the Faculty of Bio Sciences
Subjects: 570 Life sciences
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