Proline Affects Root Meristem Size In Arabidopsis thaliana

La crescita della radice in Arabidopsis thaliana si basa sull'attività della zona meristematica. La dimensione del meristema della radice è regolato dai fitoormoni auxina, citochinine e gibberelline, che controllano un circuito di espressione genica che converge sul gene SHY2. Regolando SHY2, gli ormoni vegetali controllano il rapporto tra la divisione cellulare e il differnziamento cellulare. In un lavoro precedente abbiamo riportato che l'allungamento della radice di Arabidopsis è promosso da concentrazioni micromolari di prolina esogena. Al fine di verificare se un mutante con deficit di prolina è caratterizzato da un problema nella crescita delle radici, abbiamo analizzato la lunghezza, rispetto al wild type , delle radici nel mutante p5cs1 p5cs2 / P5CS2. Le nostre analisi mostrano che piante con genotipo p5cs1 p5cs2 / P5CS2 sono caratterizzate da radici più brevi, e meristemi più piccole rispetto al wild type. Questi dati preliminari suggeriscono che la prolina in grado di modulare le dimensioni del meristema radicale e, a sua volta, la crescita delle radici. Per valutare questa ipotesi abbiamo usato una combinazione di analisi genetiche, farmacologiche e molecolari, e dimostrato che prolina colpisce specificamente crescita delle radici modulandone la dimensione del meristema . Gli effetti della prolina sulla dimensione del meristema sono paralleli e indipendenti dalle vie ormonali, e non comportano l'espressione di geni che controllano il differenziamento cellulare in corrispondenza della zona di transizione (SHY2). Al contrario, la prolina sembra controllare la divisione cellulare nelle prime fasi postembrionali di sviluppo delle radici, come indicato dall'espressione del gene CYCLINB1 che conrolla la transizione tra le fasi G2 / M. I dati complessivi indicano che la prolina può modulare la dimensione della zona meristematica della radice, probabilmente controllando la divisione cellulare.The Arabidopsis thaliana root growt relies on the activity of the root meristematic zone . The size of root meristem is regulated by the plant hormones auxin, cytokinin and gibberellin, which control a short regulatory circuit converging on the gene SHY2. By regulating SHY2, plant hormones control the ratio between cell division and cell differentiation. In a previus work we reported that root elongation in Arabidopsis is promoted by micromolar concentrations of exogenous proline. In order to verify whether a proline-deficient mutant is hampered in root growth, we analyzed the length, relative to wild type, of roots from the proline-deficient mutant p5cs1 p5cs2/P5CS2. Our analyses display that the p5cs1 p5cs2/P5CS2 mutant is characterized by shorter roots, and smaller meristems than wild type. These preliminary data suggest that proline can modulate root meristem size and, in turn, root growth. To evaluate this hypothesis we used a combination of genetic, pharmacological and molecular analyses, and showed that proline specifically affects root growth by modulating the size of the root meristem. The effects of proline on meristem size are parallel to, and independent from, hormonal pathways, and do not involve the expression of genes controlling cell differentiation at the transition zone (SHY2). On the contrary, proline appears to control cell division in early stages of postembryonic root development, as shown by the expression of the G2/M-specific CYCLINB1;1 gene and the G1/S-specific CYCLIND3;1 gene The overall data suggest that proline can modulate the size of root meristematic zone in Arabidopsis likely controlling cell division and, in turn, the ratio between cell division and cell differentiation