Participación del péptido CLE14 y el receptor PEPR2 sobre procesos de viabilidad y regeneración celular en la raíz de Arabidopsis thaliana

Abstract

CLE14 belongs into a family of plant-secreted peptides that interact with leucine-rich repeat receptor-like receptor kinases (LRR-RLK) important for cell communication in plants. Here, through pharmacological, genetic and cell biology approaches, the function of CLE14 was investigated to determine the balance between cell division and differentiation, as well as its impact on callogenesis and root tip regeneration. Nanomolar concentrations of CLE14 or its overexpression in Arabidopsis repress taproot growth and trigger root branching and root hair formation. The pharmacological application of the peptide in the growth medium decreases the expression of the ethylene response transcription factor ETHYLENE RESPONSE FACTOR 115 (ERF115) during the regeneration process. After resection of the primary root tip, pCLE14:GUS-GFP expression localized specifically to the cell layer adjacent to the cut and to the outermost cell layer of the root cap and cle14 mutants had root tip regeneration comparable to normal plants, whereas 35S:CLE14 seedlings fail to regenerate the missing root tip after excision. Dedifferentiation of proliferative tissue was analyzed in WT, cle14 mutants, and 35S:CLE14 stem explants grown in callus-inducing media. The results showed comparable biomass production for normal and cle14 plants, but drastically reduced callus production for 35S:CLE14 explants. CLE14 interacts with the PEPR2 receptor in plants exposed to phosphate deficiency stress and this induces meristem loss.

CLE14 pertenece a una familia de péptidos que son secretados por las plantas y que interactúan con receptores con actividad de cinasa y repetidos ricos en leucina (LRRRLK) en su estructura, importantes para la comunicación celular. En este trabajo, a través de enfoques farmacológicos, genéticos y de biología celular, se investigó la función de CLE14 para determinar el equilibrio entre la división celular y la diferenciación, así como su impacto en la callogénesis y la regeneración de la punta de la raíz. Las concentraciones nanomolares de CLE14 o su sobreexpresión en Arabidopsis reprimen el crecimiento de la raíz primaria y desencadenan la ramificación de la raíz y la formación de pelos radiculares. La aplicación farmacológica del péptido en el medio de crecimiento disminuye la expresión del factor de transcripción de respuesta a etileno ETILENE RESPONSE FACTOR 115 (ERF115) durante el proceso de regeneración. Después de la escisión de la punta de la raíz primaria, la expresión de pCLE14:GUSGFP se localizó específicamente en la capa celular adyacente al corte y en la capa celular más externa de la cofia. Las mutantes cle14 tuvieron una regeneración de la punta de la raíz comparable con las plantas normales, mientras que las plántulas 35S:CLE14 no logran regenerar la punta de la raíz ante el corte con un bisturí. La desdiferenciación celular se analizó en explantes de tallo de plantas normales, cle14 y 35S:CLE14 cultivados en medios inductores de callos. Los resultados mostraron una producción de biomasa celular comparable para plantas normales y cle14, pero una callogénesis drásticamente reducida para los explantes 35S:CLE14. CLE14 interactúa con el receptor PEPR2 en plantas expuestas a estrés por deficiencia de fosfato y esto induce la pérdida del meristemo.