Role of the CLE40-ACR4 signalling module in Arabidopsis root development

• Applicant: Professor Dr. Rüdiger Simon
• Subject Area: Plant Cell and Developmental Biology
• Term: from 2012 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 214100624

• Final Report Year: 2021

Final Report Abstract

Das Wachstum von Pflanzenwurzeln wird durch Meristeme gesteuert, die Stammzellen enthalten und differenzierte Zelltypen bilden. Wie Zelldifferenzierung mit Stammzellerhalt koordiniert wird, war bisher noch unklar. In diesem Projekt wurde das kleine, von differenzierten Zellen der Wurzelhaube sekretierte Peptid CLE40 als das entscheidende Signal identifiziert, das die Bildung neuer Stammzellen der Wurzelhaube unterdrückt. CLE40 wird von zwei plasmamembranständigen Rezeptorkinasen, CLV1 und ACR4 erkannt und löst dann eine Signaltransduktionskaskade aus, die unter anderem die Expression des Transkriptionsfaktors WOX5 begrenzt. CLV1 und ACR4 können direkt miteinander interagieren und verschiedene Komplexe ausbilden, die sich je nach Lokalisation in ihrer Zusammensetzung unterscheiden. CLV1/ACR4 Komplexe an den Plasmodesmata sind hochmolekular und könnten dort den interzellulären Transport von Signalen kontrollieren. Durch mathematische Modellierung der zellulären Interaktionen konnte ein plausibles Modell für die Regulation von Zellschicksalen während der Wurzelentwicklung aufgestellt werden.

Publications

• (2012) Peptides and receptors controling root development. Phil Trans R Soc B 367, 1453-1460
  Stahl, Y., Simon, R.
  
• (2012) Peptides regulating apical meristem development. In: Plant signalling Peptides. Signaling and Communication in Plants. Springer Verlag, Heidelberg
  Somssich, M., Simon, R.
  
• (2012). Receptor kinases in plant meristem development. In: Signaling and Communication in Plants, Springer Verlag
  Stahl, Y., Simon, R.
  
• (2013) Gated communities: apoplastic and symplastic signals converge at plasmodesmata to control cell fates. J. Exp. Bot. 64, 5237- 5241
  Stahl, Y. and Simon, R.
  
• (2013) Moderation of Arabidopsis Root Stemness by CLAVATA1 and ARABIDOPSIS CRINKLY4 Receptor Kinase Complexes. Current Biology, 23, 362-371
  Stahl, Y., Grabowski, S., Bleckmann, A., Kühnemuth, R., Weidtkamp-Peters, S., Gustavo Pinto, K., Kirschner, G.K., Schmid, J.B., Wink, R.H., Hülsewede, A., Felekyan, S., Seidel, C.A.M., and Simon, R.
  
• (2014) The CLE40 and CRN/CLV2 signaling pathways antagonistically control root meristem growth in Arabidopsis. Mol Plant, 7, 1619-1636
  Pallakies, H. and Simon R.
  
• (2015) Mathematical model of WOX5- and CLE40-mediated Columella stem cell homeostasis in Arabidopsis. J. Exp. Bot., 66, 5375-5384
  Richards, S.R., Wink, R.H. and Simon, R.