MUTANTI WOX geni WOX Cosi chiamati perché contengono il motivo di binding al DNA dei geni HOMEOBOX e per la loro somiglianza a WUSCHEL

Ruolo nella formazione del pattern assialeNella prima divisione dello zigote WOX2 si accumula nella cellula apicale,WOX8 e WOX9 in quella basale

Mutanti wox2 mostrano divisione cellulare alterata nel proembrione

WT

wox2-1

wox2-2

Alllo stadio di 8 cellule i differenti domini dell’embrione sono distinti da un diverso e complementare profilo di espressione dei geni WOX

Espressione dei geni WOX in stadi precoci dell’embriogenesi

Mutanti wox 1, 2,5, 8, 9 isolati da una collezione di mutanti d’inserzione

wox2 difetti nello sviluppo della porzione apicale

wox9 ridotto numero di cellule nella parte basale dell’embrione (ipocotili ridotti)

wox2: specificazione del destino della cellula apicale (porzione superiore dell’embrione)

wox9 specificazione delle cellule basali dell’embrione (ipocotile e radice)

wox1, wox3, wox5, wox8: assenza di fenotipo Ridondanza?

Mutazioni nei geni MONOPTEROS e BODENLOS alterano

il pattern di espressione di WOX9 (inibito il passaggio dall’ipofisi alla parte inferiore dell’embrione)

Gradienti di auxina regolano l’espressione dei geni WOX?

WOX bersaglio di Monopteros?

FORMAZIONE DEL PATTERN RADIALE

Allo stadio globulare divisioni periclinali dividono l’embrione in treregioni radialmente distinte:

Cellule più esterne : strato singolo di PROTODERMAsi differenzia in EPIDERMIDE

Cellule sotto il protoderma: MERISTEMA FONDAMENTALEorigina il CORTEX e l’ENDODERMIDE

Cellule più interne: PROCAMBIOgenera i TESSUTI VASCOLARI (e nella radice il PERICICLO)

ANTICLINALI: divisioni perpendicolari alla superfice dell’organo

PERICLINALI: divisioni parallele alla superficie dell’organo

Sequenza di formazione del pattern radiale

Come per il pattern assiale

nella formazione del Pattern Radiale non sembra indspensabile una precisa sequenza di divisionicellulari

MUTANTE TONNEAU2 (TON) (FASS)

più rilevante l’informazione posizionale

TON2 (FASS)

Nei mutanti ton (fass) Le piante sono

deformate a causa di divisioni cellulari in eccesso e piani di divisione alterati;

tuttavia formano tessuti riconoscibili e

nelle posizioni corrette

WT ton

TON2: Protein fosfatasi che regola le funzioni del citoscheletro; non si forma la banda preprofasica di microtubuli; piani di divisione ed espansione irregolari

sezione di radice

Le divisioni cellulari sono anormali ma i tessuti si formano nelle posizioni corrette(Il solo parenchima corticale è pluristratificato nel mutante)

Il differenziamento non dipende dalla divisone cellulare di per sé

Formazione del pattern radiale

Basi molecolari meno chiare

Probabilmente coinvolta informazione posizionale ma meccanismi non noti

quale morfogeno?

DIFFERENZIAMENTO DEL PROTODERMA

posizione unica, strato superficiale, non circondato da tutti i lati da altre cellule

Identificati due geni implicati nella determinazione della identità delle cellule del protoderma (foglie)

ATML1 (arabidopsis thaliana meristem layer 1)

PDF2 (protodermal factor 2)

Espressi precocemente durante l’embriogenesi solo nello strato superficiale di cellule

Codificano entrambi per fattori di trascrizione HOMEODOMAIN e sono espressi negli stadi iniziali dell’embriogenesi nelle cellule dello strato più esterno dell’embrione

(riconoscono una sequenza sul promotore di molti geni epidermide specifici)

Mutazione atml1/pdf2

Il mutante ha epidermide con caratteristiche di mesofillo

DIFFERENZIAMENTO DI CORTEX/ENDODERMIDE

Nella radice e nell’ipocotile durante l’embriogenesi

Richiesta l’espressione dei geni

SHORT ROOT (SHR)

SCARECROW (SCR)

Isolati da mutanti di Arabidopsis con radici corte

In entrambi il cortex non è differenziato dall’endoderma:

singolo tipo cellulare a caratteristiche miste (scr)

solo cellule corticali (shr)

wt scr1

wt scr

E C EnSCR

Mutazione shr: singolo strato di Cortex

SHR necessario per specificare l’identità delle cellule dell’endodermide

AX92::GUS promotore per cortex

Ab anti epitopo di parete di cortex e epidermide

Marcatori del cortex

wtshr

(lo strato mutato ha caratteristiche di cortex)

shr

scr : espressione di entrambi i caratteri di endodermide e cortex ma incapacità di separarli in due strati distinti

L’espressione del mRNA di SHR

è ristretta nei tessuti provascolari

espressione di SCR e SHR in embrioni di Arabidopsis WT e shr(microscopia confocale con GFP sotto il controllo dei promotori di SCR o SHR. SCR::GFP; SHR::GFP

SHR

Wt

E

C

EnTessutoprovascolare

qcc/ei

SCR

Wt shr

Strato di cellule mutate

En

qc

c/eic/e i= iniziali cortex/endodermide

promotore-SHR::GFP SHR:GFP

La proteina SHR espressa nella stele è in grado di migrare nell’endodermide

(proteina chimerica)

(mRNA di SHR) (proteina SHR)

Il prodotto del gene SHR viene espresso nella stele e poi trasportato

nello strato adiacente esterno dove induce i tratti di endodermide

(cell to cell signaling)

Il prodotto del gene SCR è espresso nel centro quiescente, nelle iniziali

del cortex/endodermide e nell’endodermide

SHR è necessario alla espressione di SCR

Derivata

Iniziale corticale