Partners and Networks - Peptide Ligand-Receptor Signaling in Cell Separation Processes in Plants

Planter har evnen til å produsere nye organer som blad, blomster og røtter gjennom hele livsløpet, og de mister også organer gjennom livssyklusen - skadete og visne blader blir felt, og frø og frukt løsner fra morplanten. Dette er biologisk styrte prosesser der celleveggene i bestemte cellelag (absisjonssoner) nedbrytes. Vi har identifisert genet IDA som koder for et lite peptid som fungerer som et signalmolekyl og ved å binde seg til reseptorer setter i gang slike nedbrytningsprosesser. I modellplanten vårskrinneblom (Arabidopsis thaliana) fører det til at kronbladene faller av etter befruktning. Vi undersøker om IDA og IDA-LIKE peptider og deres reseptorer fungerer også i andre celleseparasjonsprosesser både i Arabidopsis og andre arter. Overalt i verden lider bøndene store tap fordi 5-20% av frøene eller frukten faller av plantene før innhøstingen. Forskning på celleseparasjonsprosesser er derfor av stor betydning for et bærekraftig landbruk i framtiden. Vi har nå identifisert IDA og reseptorer I alle ordner av blomsterplanter, i de mest primitive, i enfrøbladete og i tofrøbladete, i frukt og i bladabsisjon. Tester viser at IDA- og reseptorgener fra feks. citrus of turnips fungerer likt som Arabidopsis egne gener når de overføres til Arabidopsis.

The assumed hegemonic role of classical plant hormones as governors of growth and development has lately been challenged by the discovery of peptides relaying communication between neighboring cells. For a few peptides, receptors have been identified. One signaling module is the small INFLORESCENCE DEFICIENT IN ABSCISSION (IDA) interacting with the two closely related leucine-rich receptor-like kinases HAESA (HAE) and HAESA-LIKE2 (HSL2) to control floral organ loss in Arabidopsis. The same signaling modul e and similar cell wall remodeling enzymes are employed in cell separation during lateral root emergence. We will investigate transcription factor networks in these two processes to substantiate whether signaling pathways are reused in different cell sepa ration processes. Similar peptides may be involved in complex networks of ligand - receptor interactions. We have identified five IDA-LIKE (IDL) peptides, potentially interacting with HSL receptors, and partly functionally redundant to IDA. This, and pa rtly overlapping expression patterns at different sites of cell separation, argues for a common involvement of IDA and IDL peptides in such processes. One major aim of the project is to test whether hypothesized combinatorial function of IDA and IDL holds true, using genetic and biochemical approaches. Cell separation processes are crucial during the life cycle of all plants. We have identified IDA/IDL and HAE/HSL homologs in diverse species, and hypothesize that their function is conserved. Based on th e knowledge gained from Arabidopsis, we will unravel the regulation of cell separation processes in Brassica rapa. Premature shedding of leaves, flowers, fruitlets, fruits or seeds results in 5-20% reduction of yield in important crops and in quality loss in ornamentals (e.g. oilseed rape, soybean, alfalfa, grapevine, poinsettia). Thus, the genetic and molecular understanding of organ separation is important for competitive horticulture and sustainable agriculture