Strigolactones optimise plant water usage by modulating vessel formation

细胞生物学 背景(考古学) 蒸腾作用 信号 拟南芥 生物 维管束 司他内酯 植物细胞 水运 血管组织 维管植物 拟南芥 植物 转录组 形成层 光合作用 生物化学 生态学 突变体 环境科学 木质部 基因 水流 环境工程 古生物学 物种丰富度 基因表达
作者
Jiao Zhao,Dongbo Shi,Kiara Kaeufer,Changzheng Song,Xiaocai Xu,Laura Luzzietti,Tom Bennett,Kerstin Kaufmann,Thomas Greb
标识
DOI:10.1101/2023.04.05.535530
摘要

Abstract Wood formation is fundamental for the remarkable growth of plant bodies by continuously providing cells for long-distance transport of water and nutrients 1–3 . Vessel elements, the water transporting units within woody tissues, are generated from a cylindrical domain of cambium stem cells (CSCs) producing different vascular cell types in a bidirectional manner 4–6 . However, knowledge on the regulation of CSC activity is limited with unclear cell fate trajectories as the most obscure aspect in this context. Here, via revealing transcriptome signatures of CSCs and their derivatives with single cell resolution in Arabidopsis thaliana , we discover that the strigolactone (SL) signalling pathway modulates cell type composition in vascular tissues and thereby increases drought resistance. In particular, we find that SL signalling negatively regulates vessel element formation and thereby plant water usage. SL signalling is generally associated with differentiating vascular tissues but low in developing vessels and in CSCs implying a local role during fate decisions in CSC-derived cells. Highlighting the importance of vascular tissue composition for the overall plant water balance, alteration of vessel element formation has a direct impact on transpiration rates through leaf stomata. Our results demonstrate the importance of structural alignment of water transporting tissues to unstable water regimes and provide perspectives for a long-term modulation of drought resistance in plants.

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