Auxin minimum triggers the developmental switch from cell division to cell differentiation in the Arabidopsis root

Resumo

Em organismos multicelulares, um controle rigoroso da transição entre divisão e diferenciação celular é crucial para o correto desenvolvimento de tecidos e órgãos. Na raiz de Arabidopsis, a fronteira entre células em divisão e células em diferenciação é posicionada pela interação antagônica dos hormônios auxina e citocinina. A citocinina afeta o transporte polar de auxina, mas como isso impacta a informação posicional necessária para estabelecer essa fronteira tecidual ainda é desconhecido. Combinando modelagem computacional com genética molecular, mostramos que a formação da fronteira depende do controle da citocinina sobre o transporte polar e a degradação da auxina. A regulação de ambos os processos molda o perfil de auxina em um mínimo bem definido. Esse mínimo de auxina posiciona a fronteira entre células em divisão e em diferenciação, atuando como um gatilho para essa transição do desenvolvimento e, assim, controlando o tamanho do meristema.

Abstract

In multicellular organisms, a stringent control of the transition between cell division and differentiation is crucial for correct tissue and organ development. In the Arabidopsis root, the boundary between dividing and differentiating cells is positioned by the antagonistic interaction of the hormones auxin and cytokinin. Cytokinin affects polar auxin transport, but how this impacts the positional information required to establish this tissue boundary, is still unknown. By combining computational modeling with molecular genetics, we show that boundary formation is dependent on cytokinin’s control on auxin polar transport and degradation. The regulation of both processes shapes the auxin profile in a well-defined auxin minimum. This auxin minimum positions the boundary between dividing and differentiating cells, acting as a trigger for this developmental transition, thus controlling meristem size.