The role of auxin transport in phyllotaxis and flower initiation in Arabidopsis thaliana
Institution:
Lyon, Ecole normale supérieureDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
In plants, patterns of organ initiation in the shoot (phyllotaxy) are defined by the distribution of the hormone auxin in the apical stem cell pool, the so-called shoot apical meristerm (SAM). The control of auxin distribution is difficult to analyze because of a strong autoregulatory component. On the cellular level, auxin export is an entirely active process and is mainly performed by the auxin efflux carriers of the PINFORMED (PIN) gene family which control and are turn controlled by auxin. The main auxin efflux carrier in the SAM is PIN1. Auxin influx in cell is partially passive (diffusion). Active transport is mainly controlled by the AUXIN-RESISTANT1/LIKE-AUX (AUX1-LAX) gene family (QUAD). The aim of this work was to analyze AUX1/LAX characteristics in the SAM. The AUX1 pattern analysis confirmed the specificity of AUX1 to the external cell layer. Importantly, we detected a dynamic expression of AUX1 related to recruitment of the meristem center in the mutant. The misexpression of AUX1 in the flower with the LEAFY promoter lead to the conversion of flowers to inflorescence. This illustrated a link between auxin transporter pattern and flower determination. We confirmed this by APETALA1 in situ hybridizations. The altered signal of this key gene of floral transition underlined an auxin sensitivity of the LEAFY domain.
Abstract FR:
Les flux de l'auxine dans le méristème apical caulinaire (MAC) sont important pour les patrons du développement floral. Ils dépendent de la distribution du transporteur d'efflux PINFORMED1 (PIN1) et du transporteur d'influx AUXIN-RESISTANT1 (AUX1). PIN1 est localisé dans la couche externe (L1) du méristème sur les membranes anticlinales. Sachant que des cellules avoisinantes montrent souvent une localisation cohérente de PIN1, il est proposé que PIN1 est responsable du flux directionnel de l'auxine dans la L1. Contrairement à la distribution de PIN1, AUX1 est distribué de façon homogène dans la L1. Pour cela il a été proposé que AUX1 concentre l'auxine à la surface du MAC alors que PIN1 redistribue l'auxine dans cette couche. Il y a des preuves in vivo et in silico que l'efflux et l'influx de l'auxine doivent être coordonnées. Pour cela nous avons analysé les distributions d'AUX1 et de PIN1, séparément et en colocalisation. Ceci n'a pas seulement pu confirmer quelques caractéristiques de la distribution des deux transporteurs mais a démontré de plus que les niveaux protéiques d'AUX1 ne correspondent pas à ceux de PIN1. Contrairement à PIN1, la concentration d'AUX1 est réduite pendant les premiers stades de l'initiation de l'organ, indiquant ainsi que le transporteur d'influx d'auxine n'est pas contrôlé d'une façon directe par des niveaux élevés de l'auxine, contrairement à PIN1. Nous avons confirmé que cette régulation différentielle des patrons d'AUX1 par l'application locale de l'auxine. En conclusion, nous proposons que les patrons dynamiques d'AUX1 provoquent des changements locaux de la concentration de l'auxine, ce qui pourrait être important pour la formation des frontières des organes et l'initiation des organes.