L’analyse d’un nouvel allèle mutant de GSL8 révèle son rôle clé dans la cytokinèse et la voie symplasmique chez Arabidopsis
Citation
Saatian, B., Austin, R.S., Tian, G., Chen, C., Nguyen, V., Kohalmi, S.E., Geelen, D., Cui, Y. (2018). Analysis of a novel mutant allele of GSL8 reveals its key roles in cytokinesis and symplastic trafficking in Arabidopsis. BMC Plant Biology, [online] 18(1), http://dx.doi.org/10.1186/s12870-018-1515-y
Résumé en langage clair
La paroi des cellules végétales est riche en polysaccharides comme la cellulose et la callose. Le dépôt de callose dans la cellule est considérablement régulé et se produit grâce à l’interaction de différents composants. Même si la callose est présente en très faible quantité dans la paroi cellulaire, elle joue un rôle essentiel à différents stades du développement de la plante ainsi que dans la protection en cas de conditions défavorables. La callose synthase, aussi appelée Glucan Synthase-Like (GSL), joue un rôle clé dans le développement précoce des plantules et est nécessaire au maintien du nombre de base de gènes et à la régulation de la signalisation entre les cellules. Dans cette étude, nous avons utilisé Arabidopsis thaliana comme plante modèle et nous nous sommes penchés sur le gène GSL8. Nous avons montré qu’une mutation du gène GSL8 (nommée essp8 ou gsl8) cause des anomalies de développement observables et une létalité chez les plantes d’Arabidopsis. GSL8 est nécessaire pour que la division cellulaire se déroule normalement dans les racines embryonnaires. Par conséquent, le mutant gsl8 cause le nanisme, la formation de cotylédons ayant un développement anormal et de vraies feuilles, une croissance réduite des racines et de l’hypocotyle, et un développement généralement retardé par rapport au type sauvage. Une mutation d'essp8 cause également la létalité pour 20 % des graines et, par conséquent, une transmission réduite dans la descendance.
Résumé
© 2018 Les auteurs. Contexte : La paroi des cellules végétales est principalement composée de polysaccharides comme la cellulose et la callose. La callose est présente en très faible quantité dans la paroi cellulaire; Cependant, elle joue un rôle essentiel à différents stades du développement de la plante ainsi que dans la protection en cas de conditions défavorables. La callose s’accumule dans la plaque cellulaire, dans les plasmodesmes, et chez les gamétophytes mâles et femelles. Malgré le rôle important de la callose chez les plantes, les mécanismes de sa synthèse et son rôle de régulation ne sont pas bien connus. Résultats : Les gènes de la CALLOSE SYNTHASE (CALS), aussi appelée GLUCANE SYNTHASE-LIKE (GSL), forment une famille de 12 membres chez Arabidopsis thaliana. Nous décrivons ici un nouvel allèle de GSL8 (nommé essp8) qui présente des défauts pléiotropes chez les plantules. La réduction des dépôts de callose sur les plaques cellulaires et les plasmodesmes chez essp8 entraîne une endomitose ectopique et une augmentation du seuil d’exclusion des plasmodesmes au début du développement des plantules. Le déplacement de deux facteurs non cellulaires autonomes, SHORTROOT et le microARN165/6, tous deux nécessaires à la structuration radiale des racines durant le développement embryonnaire des racines, n'est plus régulé dans la racine primaire d’esp8. Cette observation fournit les preuves d’un mécanisme moléculaire expliquant le phénotype de la racine de gsl8. Nous avons démontré que GSL8 interagit avec PLASMODESMATA-LOCALIZED PROTEIN 5, une bêta-1,3-glucanase, et GSL10. Nous pensons qu’ils pourraient tous faire partie d’un complexe présumé de callose synthase, permettant une régulation concertée du dépôt de callose sur les plasmodesmes. Conclusion : L’analyse d’un nouvel allèle mutant de GSL8 révèle que GSL8 joue un rôle clé dans le développement précoce des plantules d’Arabidopsis. GSL8 est nécessaire au maintien de la ploïdie de base et à la régulation de la voie symplasmique. Le dépôt de callose sur les plasmodesmes est considérablement régulé et se produit par l’interaction de différents composants, susceptibles d’être intégrés dans un complexe de biosynthèse de la callose. Nous présentons de nouvelles données à l’appui d’une hypothèse antérieure selon laquelle GSL8 pourrait jouer un rôle de régulation, outre sa fonction enzymatique, dans les plasmodesmes.