An ancestral stomatal patterning module revealed in the non-vascular land plant Physcomitrella patens.
An ancestral stomatal patterning module revealed in the non-vascular land plant Physcomitrella patens.
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DOI：
10.1242/dev.135038
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发表时间：
2016-09-15
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Fleming AJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Caine RS;Chater CC;Kamisugi Y;Cuming AC;Beerling DJ;Gray JE;Fleming AJ
气孔模式在植物发育中起着至关重要的作用，并且已经成为肽信号在细胞分化的空间控制中的作用的范例。在拟南芥中的研究已经确定了一系列表皮图案形成因子（EPFs），它们与一系列膜定位受体和相关蛋白（由ERECTA和TMM基因编码）相互作用，以控制气孔密度和分布。然而，虽然它是公认的气孔出现在陆地植物的进化非常早，到现在为止，它一直不清楚是否已建立被子植物气孔图案系统所代表的EPF/TMM/ERECTA模块反映了一个保守的，普遍的机制，在植物界。在这里，我们使用分子遗传学表明，苔藓小立碗藓具有被子植物EPF，TMM和至少一个ERECTA基因的保守同源物，这些基因一起发挥作用，以允许正确的气孔图案，而且，该模块的元件在转移到拟南芥时保留功能。我们的研究结果证实了植物中一个进化上不同的分支的气孔模式系统，并支持了EPF/TMM/ERECTA模块代表一个古老的模式系统的假设。总结：控制维管植物气孔模式的遗传模块在非维管植物中也起作用，这与它代表植物进化中的祖先机制的想法一致。
The patterning of stomata plays a vital role in plant development and has emerged as a paradigm for the role of peptide signals in the spatial control of cellular differentiation. Research in Arabidopsis has identified a series of epidermal patterning factors (EPFs), which interact with an array of membrane-localised receptors and associated proteins (encoded by ERECTA and TMM genes) to control stomatal density and distribution. However, although it is well-established that stomata arose very early in the evolution of land plants, until now it has been unclear whether the established angiosperm stomatal patterning system represented by the EPF/TMM/ERECTA module reflects a conserved, universal mechanism in the plant kingdom. Here, we use molecular genetics to show that the moss Physcomitrella patens has conserved homologues of angiosperm EPF, TMM and at least one ERECTA gene that function together to permit the correct patterning of stomata and that, moreover, elements of the module retain function when transferred to Arabidopsis. Our data characterise the stomatal patterning system in an evolutionarily distinct branch of plants and support the hypothesis that the EPF/TMM/ERECTA module represents an ancient patterning system. Summary: The genetic module controlling patterning of stomata in vascular plants also functions in non-vascular plants, consistent with the idea that it represents an ancestral mechanism in plant evolution.
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