Investigation of cell polarity mechanisms connected to cell fate and pattern formation in Arabidopsis vascular and stomatal development
Investigation of cell polarity mechanisms connected to cell fate and pattern formation in Arabidopsis vascular and stomatal development
批准号:
438457603
负责人:
Dr. Eva-Sophie Wallner
金额:
$0.0万
依托单位:
依托单位国家:
德国
项目类别:
Research Fellowships
财政年份:
2019
资助国家:
德国
项目状态:
已结题
起止时间:
2018-12-31 至 2021-12-31
中文摘要
植物是具有许多专门组织的复杂生物。细胞多样性的重要起源是不对称分裂的干细胞产生不同命运的子细胞。为了在植物细胞系中定位和执行不对称分裂,细胞极性是通过分子调节因子的极性定位建立的,而分子调节因子的作用模式仍然知之甚少。在这里,我将研究细胞极性蛋白如何1)在不同细胞系中调节细胞分裂和命运,2)在命运转变过程中以时空方式调节,3)组织质膜蛋白质组/蛋白质组成的子域。为了解决这些长期存在的问题,我将比较两种不同的、但功能上相互依赖的、必不可少的植物结构的极性机制:气孔,使气体与环境交换,脉管系统,在整个植物中分配水、营养和糖。我的初步数据表明,气孔谱系中的一种极性蛋白和气孔谱系的基本调节因子BASL (BREAKING symmetry IN THE STOMATAL LINEAGE)也调节着维管细胞的分裂。利用遗传学和组织学方法,我将进一步研究BASL的遗传框架及其与极性定位血管调节因子(如BREVIS RADIX (BRX))的相互作用。另一个重要的未开发方面是特定细胞类型中BASL蛋白水平的时空控制,我将使用强大的细胞培养系统来识别BASL降解机制的组成部分。我的第三种方法需要开拓植物发育生物学的新技术-接近标记-来绘制和比较气孔和维管谱系中两个不同的极化亚域的质膜蛋白质组。使用特定的极性标记BASL-BRX和我发现的一种新的蛋白质来定位BRX结构域的对立面(抗BRX),结合在宿主实验室成功建立的基于生物素的接近标记方法,使我处于一个独特的位置来确定极化质膜蛋白质组。我期望对细胞极性和命运产生新的见解,特别是揭示气孔和维管发育之间的细胞类型特异性差异。由于气孔和脉管系统从根本上决定了植物的适合度,因此确定调节发育的共同极性机制不仅可以成为我独立研究生涯的起点,而且可以帮助我在未来提高作物产量。
英文摘要
Plants are complex organisms with many specialized tissues. Important origins of cellular diversity are asymmetrically dividing stem cells that produce daughter cells of different fate. To orient and execute asymmetric divisions in plant cell lineages, cell polarity is established by polar localization of molecular regulators whose modes of action are still only poorly understood. Here I will investigate how cell polarity proteins 1) regulate cell division and fate within distinct cell lineages, 2) are regulated in a spatio-temporal manner during fate transitions and 3) organize subdomains of the plasma membrane proteome/protein composition. To address these long-standing issues, I will compare polarity mechanisms used in the development of two distinct, but functionally co-dependent and essential plant structures: stomata that enable gas exchange with the environment and the vasculature that distributes water, nutrients and sugars throughout the plant. My preliminary data suggests that BREAKING ASYMMETRY IN THE STOMATAL LINEAGE (BASL), a polarity protein and fundamental regulator of the stomatal lineage, also regulates vascular cell divisions. Using genetic and histological approaches, I will further investigate the genetic framework of BASL and its interaction with polar localized vascular regulators, such as BREVIS RADIX (BRX). Another important unexplored aspect is the spatio-temporal control of BASL protein levels within specific cell types, and I will use a powerful cell culture system to identify components of BASL’s degradation machinery. My third approach requires pioneering a technique new to developmental plant biology - proximity labeling - to map and compare plasma membrane proteomes of two distinct, polarized subdomains in both stomata and vascular lineages. Using specific polarity markers BASL-BRX and a new protein I identified to localize opposite of the BRX domain (anti-BRX) in combination with a biotin-based proximity labeling approach successfully established in the host lab, puts me in a unique position to determine polarized plasma membrane proteomes. I expect to generate novel insights into cell polarity and fate in general, and to reveal cell-type specific differences between stomatal and vascular development in particular. As stomata and vasculature fundamentally determine plant fitness, identifying common polarity mechanisms regulating development could not only be the starting point of my independent research career but could also help to increase crop yield in the future.
期刊论文(2)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
The value of asymmetry: How polarity proteins determine plant growth and morphology.
不对称性的价值:极性蛋白如何决定植物生长和形态
DOI:
10.1093/jxb/eraa329
发表时间:
期刊:
Journal of experimental botany
影响因子:
6.9
作者:
[Wallner ES]
通讯作者:
Wallner ES
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