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CLAVATA的兴起:蕨类植物配子体中CLAVATA3和WOX信号传导的证据。

The rise of CLAVATA: evidence for CLAVATA3 and WOX signaling in the fern gametophyte.

作者信息

Renninger Kelley A, Yarvis Rebekah M, Youngstrom Christopher E, Cheng Chi-Lien

机构信息

Department of Biology, University of Iowa, Iowa City, Iowa, 52242, USA.

出版信息

Plant J. 2025 Jan;121(2):e17207. doi: 10.1111/tpj.17207. Epub 2024 Dec 14.

DOI:10.1111/tpj.17207
PMID:39673734
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11771683/
Abstract

CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION (CLE) peptides are 12-13 amino acid-long peptides that serve as positional signals in plants. The core CLE signaling module consists of a CLE peptide and a leucine-rich repeat receptor-like kinase, but in flowering plants, WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX (WOX) transcription factors are also incorporated to form negative feedback loops that regulate stem cell maintenance in the shoot and root. It is not known when WOX genes were co-opted into CLE signaling pathways, only that mosses and liverworts do not require WOX for CLE-regulated stem cell activities. We identified 11 CLE-encoding genes in the Ceratopteris genome, including one (CrCLV3) most similar to shoot meristem CLE peptide CLAVATA3. We performed the first functional characterization of a fern CLE using techniques including RNAi knockdown and synthetic peptide dosage. We found that CrCLV3 promotes cell proliferation and stem cell identity in the gametophyte meristem. Importantly, we provide evidence for CrCLV3 regulation of the WOX gene CrWOXA during the developmental stage when female gametangium formation begins. These discoveries open a new avenue for CLE peptide research in the fern and clarify the evolutionary timeline of CLE-WOX signaling in land plants.

摘要

CLAVATA3/胚珠周围区域(CLE)肽是一类长度为12 - 13个氨基酸的肽,在植物中作为位置信号发挥作用。核心的CLE信号模块由一个CLE肽和一个富含亮氨酸重复序列的受体样激酶组成,但在开花植物中,与WUSCHEL相关的同源异型盒(WOX)转录因子也被纳入其中,形成负反馈环,调节茎尖和根尖的干细胞维持。目前尚不清楚WOX基因是何时被纳入CLE信号通路的,只知道苔藓和地钱在CLE调节的干细胞活动中不需要WOX。我们在水蕨基因组中鉴定出11个编码CLE的基因,其中一个(CrCLV3)与茎尖分生组织CLE肽CLAVATA3最为相似。我们使用RNA干扰敲低和合成肽剂量等技术对蕨类植物的CLE进行了首次功能表征。我们发现CrCLV3促进配子体分生组织中的细胞增殖和干细胞特性。重要的是,我们提供了证据表明在雌配子体形成开始的发育阶段,CrCLV3对WOX基因CrWOXA具有调控作用。这些发现为蕨类植物中CLE肽的研究开辟了一条新途径,并阐明了陆地植物中CLE - WOX信号的进化时间线。

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