Публикации - Институт биологических исследований Солка

все публикации

Сету Мадхаван, А., Мюллер, Л.М. Баланс мутуализма: выбор и санкции в симбиозе корней и микроорганизмов. (2026) Новый Фитол. DOI: 10.1111/nph.71107

+ развернуть аннотацию

Корни растений образуют симбиоз с полезными микроорганизмами для улучшения усвоения питательных веществ. Большинство наземных растений образуют арбускулярный микоризный симбиоз (АМС) с облигатными биотрофными грибами Glomeromycotina, которые снабжают растения минеральными питательными веществами в обмен на углерод через специализированные симбиотические гифальные структуры (арбускулы), развивающиеся внутри клеток коры корня. Бобовые образуют корневой клубеньковый симбиоз (ККС) с азотфиксирующими ризобиями, которые находятся в виде дифференцированных бактериоидов внутри специализированных симбиотических органов (клубеньков) и обеспечивают растения аммиаком в обмен на углерод. ККС демонстрирует высокую специфичность по отношению к партнеру, встречаясь только между совместимыми растениями-хозяевами и микробами. Напротив, АМС менее специфичен, хотя результаты симбиоза зависят от контекста и генотипа растения-хозяина и гриба, условий окружающей среды и микробной конкуренции. В обоих случаях растения отдают предпочтение высокоэффективным микросимбионтам, распознавая их на стадии инициации симбиоза или наказывая низкоэффективных симбионтов посредством санкций после колонизации. Микроорганизмы, в свою очередь, используют стратегии манипулирования растениями в своих собственных интересах. В данном обзоре мы рассматриваем молекулярные механизмы, лежащие в основе предпочтения партнеров в полезных взаимодействиях растений и микроорганизмов, и обсуждаем, как стратегии выбора партнеров-хозяев поддерживают стабильность мутуализма в системах AMS и RNS, а также стратегии микроорганизмов по избеганию контроля со стороны хозяина. Понимание динамического взаимодействия функционально разнообразных симбиозов растений и микроорганизмов обеспечивает основу для улучшения мутуализма как в природных, так и в сельскохозяйственных системах.

Иванов, С., Мюллер, Л.М.Лефевр, Ф.М., Харрисон, М.Дж. Дрожжевое двухгибридное секвенирование и бифлуоресцентная комплементация как методы оценки белково-белковых взаимодействий в корнях арбускулярных микоризных грибов: CKL2 как пример. (2025) Новый Фитол. DOI: 10.1111/nph.70832

+ развернуть аннотацию

Обратная генетика, осуществляемая с помощью технологий CRISPR и обширных коллекций мутантов с инсерционными последовательностями, способствовала идентификации генов растений, необходимых для арбускулярного микоризного (АМ) симбиоза. Однако одного лишь мутантного фенотипа, как правило, недостаточно для выявления специфической роли белка в АМ-симбиозе, и во многих случаях полезно идентифицировать взаимодействующие белки-партнеры. Для идентификации белково-белковых взаимодействий во время АМ-симбиоза мы создали библиотеку дрожжевого двухгибридного анализа (Y2H) Medicago truncatula-Diversispora epigaea, которая с помощью скрининга Y2H-секвенирования (Y2H-seq) может предоставить ранжированный список потенциальных взаимодействующих белков интересующего нас белка. Мы также разработали векторную систему для проведения бимолекулярного флуоресцентного комплементационного анализа (BiFC) в микоризных корнях, чтобы можно было оценивать белковые взаимодействия в их нативных типах клеток и субклеточных локализациях. Мы демонстрируем полезность скрининга Y2H-seq в сочетании с BiFC в микоризных корнях, проводя поиск белков, взаимодействующих с CYCLIN-DEPENDENT KINASE-LIKE 2 (CKL2), киназой, необходимой для АМ-симбиоза. Скрининг Y2H-seq выявил три белка 14-3-3 как наиболее высокоранжированные белки, взаимодействующие с CKL2. Анализы BiFC в микоризных корнях предоставили доказательства взаимодействия CKL2-14-3-3 на периарбускулярной мембране (ПАМ) в колонизированных клетках корня. Снижение экспрессии 14-3-3 с помощью РНК-интерференции дает первоначальное доказательство его функции в АМ-симбиозе. Таким образом, CKL2 может использовать белки 14-3-3 для управления сигнальной передачей с ПАМ. Ресурсы Y2H и BiFC ускорят понимание функций белков во время АМ-симбиоза.

Родригес-Гарсия, доктор медицины, Мюллер, Л.М. Сигнализация на границе раздела: клеточная стенка, пептиды и внеклеточные везикулы опосредуют взаимодействие между партнерами во время арбускулярного микоризного симбиоза. (2025) Текущее мнение в биологии растений. 89:102849. DOI: 10.1016/j.pbi.2025.102849

+ развернуть аннотацию

Арбускулярные микоризные (АМ) ассоциации растений и почвенных грибов Glomeromycotina играют решающую роль во всех наземных экосистемах. В этом взаимовыгодном взаимодействии облигатные биотрофные грибы получают от растения фотосинтетически фиксированный углерод, в то время как мутуалистические грибы улучшают доступ растения к питательным веществам почвы. АМ-грибы колонизируют внутренние ткани корней хозяина, где они образуют специализированные симбиотические структуры (арбускулы) внутри полностью дифференцированных клеток коры, которые перепрограммированы для размещения микроба. Учитывая тесный характер взаимодействия, обширная коммуникация между партнерами на границе между клетками растения и гриба имеет решающее значение для развития и функционирования АМ-симбиоза. Периарбускулярное пространство, специализированный апопластный компартмент, окружающий арбускулы, поддерживает не только обмен питательными веществами между симбиотическими партнерами, но и является местом обширного взаимодействия между партнерами, опосредованного компонентами клеточной стенки, рецепторами, сигнальными пептидами и внеклеточными везикулами. Подобные сигнальные процессы в апопласте модулируют иммунные реакции растений, обеспечивая колонизацию полезными грибами, что делает этот компартмент ключевым фактором в установлении и поддержании АМ-симбиоза. В этом обзоре мы обсуждаем недавние открытия, касающиеся роли взаимодействия партнеров в апопласте, уделяя особое внимание пептидной и клеточной сигнализации, а также внеклеточным везикулам.

Орос Дж., Лин Э.С., Торрес Аскурра Ю.К., Каппес М., Линдсей П., Башиал С., Эверетт Х., Гаутам С.К., Джексон Д., Мюллер, Л.М. CORYNE модулирует ветвление меристемы соцветия Medicago truncatula и играет консервативную роль в регуляции арбускулярного микоризного симбиоза. (2025) J Опытный бот. DOI: 10.1093/jxb/eraf386

+ развернуть аннотацию

Сигнальный путь CLAVATA регулирует развитие растений и взаимодействие растений с окружающей средой. Сигнальный путь CLAVATA состоит из мобильных, специфичных для типа клеток или среды пептидов CLAVATA3/ESR (CLE), которые воспринимаются рецепторным комплексом, состоящим из лейцин-богатых повторов рецептороподобных киназ, таких как CLAVATA1, и рецептороподобных белков, таких как CLAVATA2, который часто функционирует с псевдокиназой CORYNE (CRN). Сигнальный путь CLAVATA был широко изучен у различных видов растений на предмет его роли в развитии поддержания меристемы. Кроме того, сигнальный путь CLAVATA был вовлечен во взаимодействия растений с микробами, включая симбиоз корневых клубеньков и взаимодействие растений с мутуалистическими арбускулярными микоризными (АМ) грибами. Однако знания о регуляции симбиоза АМ сигнальным путем CLAVATA ограничены. В данной работе мы сообщаем о двойной роли CRN Medicago truncatula в развитии и взаимодействии растений с микробами. В побегах MtCRN модулирует ветвление меристемы соцветия. В корнях промотор MtCRN активен в сосудистых тканях и меристематических областях. Кроме того, экспрессия MtCRN активируется в клетках коры, колонизированных АМ-грибами, и негативно регулирует взаимодействие корней с этими микробами азотзависимым образом; негативная регуляция симбиоза АМ с помощью CRN также наблюдалась у однодольной Zea mays, что позволяет предположить сохранение этой функции во всех кладах растений. Мы также сообщаем, что MtCRN функционирует частично независимо от сигнала авторегуляции АМ MtCLE53. Транскриптомные данные показали, что корни M. truncatula crn демонстрируют признаки нарушенной сигнализации питательных веществ, симбиоза и стресса, что позволяет предположить, что MtCRN играет различную роль в развитии растений и взаимодействии с окружающей средой.

Торрес Аскурра, YC, Мюллер, Л.М. Сигнальные пептиды контролируют полезные и патогенные взаимодействия растений и микробов. (2025) J Опытный бот. DOI: 10.1093/jxb/eraf180

+ развернуть аннотацию

Взаимодействия между организмами, например, между растениями и микробами, требуют обширной сигнализации между организмами и внутри каждого организма для обнаружения и распознавания партнера, а также для вызова адекватной реакции. Множество семейств малых сигнальных пептидов регулируют взаимодействие растений с полезными или патогенными микробами, а иногда и с теми, и другими. Некоторые из этих сигнальных пептидов передают информацию между различными клетками или органами хозяина и позволяют растениям организовывать скоординированный ответ на микробных мутуалистов или патогенов. Однако не только растения производят сигнальные пептиды, необходимые для этих взаимодействий. Сами микробы также секретируют пептидные сигналы, которые распознаются рецепторами хозяина и необходимы для инфицирования. Среди них есть микробные пептиды, имитирующие растительные, что позволяет мутуалистическим или патогенным микробам перехватывать эндогенные сигнальные пути растений и обходить иммунную систему хозяина. В данном обзоре мы представляем всеобъемлющий обзор современных знаний о сигнальных пептидах хозяина и микробов и их родственных рецепторах, регулирующих мутуалистические и паразитические взаимодействия растений и микробов. Кроме того, мы описываем, как микробы перехватывают эндогенные сигнальные пути хозяина, и обсуждаем возможные перекрестные помехи между сигнальными путями растений, контролирующими мутуализм, и сигнальными путями, модулирующими иммунные реакции на патогены.

Башьял, С., Мюллер, Л.М., Чори, Дж., Бюргер, М. Протокол эффективного прорастания Castilleja (Orobanchaceae) для химической индукции гаусториев и исследований взаимодействия паразита с хозяином. (2025) ЗВЕЗДА протокол. 6(2):103753. DOI: 10.1016/jxpro.2025.103753

+ развернуть аннотацию

Башьял С., Эверетт Х., Мацуура С., Мюллер, Л.М. Растительный пептид CLE и его грибной имитатор стимулируют арбускулярный микоризный симбиоз посредством подавления активных форм кислорода (ROS) с помощью CRN-опосредованного. (2025) Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 122(16):e2422215122. DOI: 10.1073/pnas.2422215122

+ развернуть аннотацию

Пептиды CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION (CLE) стали ключевыми регуляторами растительно-микробных взаимодействий, включая симбиоз арбускулярной микоризы (АМ). В данной работе мы идентифицируем CLE16 как положительный регулятор симбиоза АМ. экспрессируется в клетках корней, колонизированных грибами АМ (АМФ), и его сверхэкспрессия в колонизированных тканях увеличивает обилие арбускул, тонко регулируя их рост и продолжительность жизни. Функциональный и транскриптомный анализы показывают, что MtCLE16 действует через псевдокиназу CORYNE (MtCRN) и подавляет накопление активных форм кислорода (АФК) в корнях, тем самым ослабляя иммунные реакции и способствуя колонизации корней мутуалистическими грибами АМ. Примечательно, что АМФ также экспрессирует пептиды, подобные MtCLE16. Мы показали, что пептид RiCLE16, подобный MtCLE1, также ослабляет АФК и способствует колонизации AMF через MtCRN. Это открытие предполагает, что RiCLE1 может влиять на сигнальный модуль MtCLE16-MtCRN корней хозяина, принося пользу грибу. Наше исследование раскрывает функциональный механизм, лежащий в основе межцарственной сигнализации и молекулярной мимикрии при мутуалистических взаимодействиях растений и микроорганизмов.

Чаулагаин Д., Шнабель Э., Каппес М., Лин Э.С., Мюллер, Л.М., Фруголи, Дж.А. TML1 и TML2 синергетически регулируют образование клубеньков и влияют на арбускулярную микоризу у Medicago truncatula (2024) Границы в науке о растениях. 15:1504404. DOI: 10.3389/fpls.2024.1504404

+ развернуть аннотацию

Два симбиотических процесса, клубенькообразования и арбускулярной микоризы, в первую очередь контролируются потребностью растения в азоте (N) и фосфоре (P) соответственно. Авторегуляция клубенькообразования (AON) и авторегуляция микоризного симбиоза (AOM) отрицательно регулируют свои соответствующие процессы и имеют несколько общих компонентов - растения, которые производят слишком много клубеньков, обычно имеют более высокую колонизацию корней грибами арбускулярной микоризы (AM). Было показано, что белок TML (TOO MUCH LOVE) функционирует в корнях, поддерживая восприимчивость к ризобиальной инфекции в условиях низкого содержания N и контролируя количество клубеньков через AON в . имеет два гомолога последовательностей: TML1 и TML2. Мы сообщаем о генерации стабильных одиночных и двойных мутантов, несущих множественные аллельные вариации в и с использованием направленного мутагенеза CRISPR-Cas9 и скрининга библиотеки мутагенеза транспозонов. Растения, содержащие одиночные мутации в TML1 или TML2, производили в два-три раза больше клубеньков, чем растения дикого типа, тогда как растения, содержащие мутации в обоих генах, демонстрировали синергетический эффект, образуя в 20 раз больше клубеньков по сравнению с растениями дикого типа. Изучение экспрессии и эффектов гетерозигот предполагает, что генетическая компенсация может играть роль в наблюдаемой синергии. Растения с мутациями в обоих s показали только небольшое увеличение колонизации корней грибами AM в более поздние временные точки в наших экспериментах, что предполагает, что эти гены также могут играть незначительную роль в регуляции симбиоза AM. Созданные мутанты будут полезными инструментами для анализа механизма синергического действия TML1 и TML2 в симбиозе с полезными микробами.

Шнабель Э., Башиал С., Корбетт К., Кассо Т., Новак С., Росалес-Гарсия Р.А., Нурай Р.Э., Мюллер, Л.М., Фруголи, Дж. Ген дефекта ауторегуляции (DAR) Medicago truncatula кодирует белок, участвующий в регуляции клубеньков и арбускулярной микоризы. (2024) BMC Биология растений. 24(1):766. DOI: 10.1186/s12870-024-05479-6

+ развернуть аннотацию

Чаулагейн, Д., Шнабель, Э., Лин, Э.С., Гарсия, Р.Р., Нурай, Р.Э., Мюллер, Л.М., Фруголи, Дж.А. TML1 И TML2 СИНЕРГИЧЕСКИ РЕГУЛИРУЮТ УЗЕЛКОВАНИЕ, НО НЕ АРБУСКУЛЯРНУЮ МИКОРИЗУ У MEDICAGO TRUNCATULA. (2023) биоRxiv. DOI: 10.1101 / 2023.12.07.570674

+ развернуть аннотацию

Два симбиотических процесса, клубенькование и арбускулярная микориза, в первую очередь контролируются потребностью растения в азоте (N) и фосфоре (Р) соответственно. Авторегуляция клубеньков (АОН) и авторегуляция микоризации (АОМ) имеют несколько общих компонентов: растения, которые образуют слишком много клубеньков, обычно имеют более высокую плотность арбускул. Было показано, что белок TML (TOO MUCH LOVE) функционирует в корнях, поддерживая восприимчивость к ризобиальной инфекции в условиях низкого содержания N и контролируя количество клубеньков через AON у Lotus japonicus. M. truncatula имеет два гомолога последовательностей: MtTML1 и MtTML2. Мы сообщаем о создании стабильных одиночных и двойных мутантов, несущих множественные аллельные вариации в MtTML1 и MtTML2, с использованием целевого мутагенеза CRISPR-Cas9 и скрининга библиотеки мутагенеза транспозонов. Растения, содержащие единичные мутации в любом гене, давали в два раза больше клубеньков, чем растения дикого типа, тогда как растения, содержащие мутации в обоих генах, демонстрировали синергический эффект, образуя в 20 раз больше клубеньков и коротких корней по сравнению с растениями дикого типа. Синергический эффект на клубенькование сохранялся в присутствии 10 мМ азота, но не наблюдался в фенотипах длины корня. Изучение экспрессии и эффектов гетерозигот предполагает, что генетическая компенсация может играть роль в наблюдаемой синергии. Однако растения с мутациями в обоих TML не имели заметных изменений в арбускулярных микоризных ассоциациях, что указывает на то, что MtTML специфичны для клубеньковой передачи сигналов и передачи сигналов нитратов. Созданные мутанты станут полезными инструментами для анализа механизма синергетического действия MtTML1 и MtTML2 при клубеньке M. truncatula, а также отделения AON от AOM.

Башьял С., Гаутам С.К., Мюллер, Л.М. Передача сигналов CLAVATA во взаимодействиях растения и окружающей среды. (2023) Физиология растений. DOI: 10.1093/plphys/kiad591

+ развернуть аннотацию

Растения должны быстро и динамично адаптироваться к изменениям окружающей среды. Воспринимая сигналы окружающей среды, растения преобразуют их в клеточные сигналы, которые вызывают физиологические изменения или изменения в развитии, которые позволяют им реагировать на различные абиотические и биотические сигналы. Поскольку растения могут одновременно подвергаться воздействию множества факторов окружающей среды, интеграция сигналов между растительными клетками, тканями и органами необходима для индукции специфических реакций. Недавно пептиды, связанные с CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION (CLE), и родственные им рецепторы типа CLAVATA получили повышенное внимание из-за их роли во взаимодействиях растения и окружающей среды. Пептиды CLE представляют собой мобильные сигнальные молекулы, многие из которых индуцируются различными биотическими и абиотическими стимулами. Секретируемые пептиды CLE воспринимаются рецепторными комплексами на поверхности клеток-мишеней, которые часто включают богатую лейцином повторную рецептороподобную киназу CLAVATA1. Активация рецептора затем приводит к реакциям, специфичным для типа клеток и/или окружающей среды. В этом обзоре суммировано наше нынешнее понимание разнообразной роли регулируемых окружающей средой пептидов CLE в модуляции ответов растений на сигналы окружающей среды. Мы подчеркиваем, как сигналы CLE регулируют физиологию растений путем тонкой настройки взаимодействия растений и микробов, гомеостаза питательных веществ и распределения углерода. Наконец, мы описываем роль рецепторов CLAVATA в восприятии сигналов CLE, индуцированных окружающей средой, и обсуждаем, как разнообразные сигнальные модули CLE-CLAVATA могут интегрировать сигналы окружающей среды с физиологией и развитием растений.

Рой, С., Мюллер, Л.М. Книга правил пептидного контроля бобово-микробных эндосимбиозов. (2022) Тенденции в растениеводстве. 27(9):870-889. DOI: 10.1016/j.tplants.2022.02.002

+ развернуть аннотацию

Растения вступают во взаимовыгодные отношения с микробами, такими как арбускулярные микоризные грибы или азотфиксирующие ризобии, для оптимизации усвоения питательных веществ. Взамен микробные симбионты получают фотосинтетический углерод от растения. Оба симбиоза регулируются состоянием питательных веществ растения, что указывает на существование сигнальных путей, которые позволяют хозяину точно настраивать взаимодействие с полезными микробами в зависимости от его потребностей в питательных веществах. Пептидные гормоны координируют множество процессов развития и физиологических процессов, и в последнее время различные семейства пептидов привлекли особое внимание как системные и локальные регуляторы растительно-микробных взаимодействий и гомеостаза питательных веществ. В этом обзоре мы определяем пять «правил» или руководящих принципов, которые управляют функцией пептидов во время симбиотических взаимодействий растений и микробов, и подчеркиваем возможные точки интеграции с путями приобретения питательных веществ.

Чжан С., Дэниелс Д.А., Иванов С., Юргенсен Л., Мюллер, Л.М., Версау, В.К., Харрисон, М.Дж. Генетически закодированный биосенсор выявляет пространственно-временные изменения содержания клеточного фосфата в микоризных корнях Brachypodium distachyon. (2022) Новый Фитол. 234(5):1817-1831. DOI: 10.1111/nph.18081

+ развернуть аннотацию

Арбускулярный микоризный (АМ) симбиоз сопровождается изменениями метаболизма и физиологии клеток корня, а также путей поступления ортофосфата (Pi) в корень, которые усиливаются по мере доставки Pi к клеткам коры через арбускулы. Как симбиоз АМ влияет на содержание Pi и динамику реакции Pi в клетках коры корня и эпидермиса, неизвестно. Используя биосенсоры Pi на основе флуоресцентного резонансного переноса энергии (FRET), мы сопоставили относительное цитозольное и пластидное содержание Pi в клетках микоризного корня Brachypodium distachyon, проанализировали ответы на внеклеточный Pi и проследили внерадикальный перенос Pi, опосредованный гифами, в колонизированные клетки. Колонизированные кортикальные клетки имели более высокое содержание Pi в цитозоле по сравнению с неколонизированными кортикальными и эпидермальными клетками, тогда как содержание пластидного Pi было самым высоким в клетках на фронте инфекции. Нанесение Pi на весь корень микоризы приводило к временным изменениям цитозольного Pi, которые различались по направлению и величине в зависимости от типа клеток и состояния арбускулы; клетки со зрелыми арбускулами показали существенное временное увеличение цитозольного Pi, тогда как клетки с коллапсирующими арбускулами показали снижение. Направленное нанесение Pi на экстрарадикальные гифы приводило к измеримым изменениям цитозольного Pi колонизированных клеток через 18 часов после нанесения. Наши эксперименты показывают, что клетки внутри микоризного корня различаются по содержанию Pi и динамике реакции Pi.

Мюллер, Л.М. Подземные связи: влияние арбускулярных микоризных грибов на межвидовые взаимодействия растений. (2021) Физиология растений. 187(3):1270-1272. DOI: 10.1093/plphys/kiab397

Мюллер, Л.М., Кампос-Сориано, Л., Левеск-Трембле, В., Браво, А., Дэниэлс, Д.А., Патак, С., Парк, Х.Дж., Харрисон, М.Дж. Конститутивная сверхэкспрессия приводит к увеличению плотности арбускул у . (2020) Физиология растений. 184(3):1263-1272. DOI: 10.1104/стр.20.00997

+ развернуть аннотацию

Арбускулярный микоризный (АМ) симбиоз — взаимовыгодное объединение растений и грибов подтипа Glomeromycotina. Эндосимбиотические AM-грибы колонизируют внутренние корковые клетки корней, где они образуют разветвленные гифы, называемые арбускулами, которые участвуют в обмене питательными веществами с растением. Чтобы поддержать развитие арбускул и последующий двунаправленный обмен питательными веществами, клетки коры корня подвергаются существенному транскрипционному перепрограммированию. (), ранее изученный на нескольких видах двудольных растений, является основным регулятором этой программы транскрипции кортикальных клеток. Здесь мы создали мутанты и сверхэкспрессоры у однодольных растений. Фенотипы AM двух линий показали, что это только частично необходимо для обеспечения развития арбускул в трансгенных линиях, конститутивно сверхэкспрессирующих гены, показавшие конститутивную экспрессию AM-индуцируемых генов даже в побегах. После инокуляции AM-грибами растения со сверхэкспрессией альфа-рецепторов показали более высокую плотность арбускул по сравнению с контролем, что указывает на возможность манипулирования относительной долей симбиотических интерфейсов посредством модуляции. Однако сверхэкспрессоры также демонстрируют измененную экспрессию генов биосинтеза гормонов и аберрантные модели роста, включая задержку роста. кустистые побеги и плохой завязывание семян. Хотя эти фенотипы, возможно, дают дополнительные подсказки о масштабах влияния , они также указывают на то, что направленные подходы к увеличению плотности симбиотических интерфейсов потребуют более целенаправленных, потенциально специфичных для типа клеток манипуляций с экспрессией генов транскрипционных факторов.

Мюллер, Л.М. Эволюционный взгляд на рецепторы LysM раскрывает консервативные механизмы восприятия микробных сигналов. (2020) Физиология растений. 184(2):562-563. DOI: 10.1104/стр.20.01160

Мюллер, Л.М. Время решает все: регулирует изменение фазы меристемы у ячменя. (2020) Физиология растений. 183(3):816-817. DOI: 10.1104/стр.20.00648

Мюллер, Л.М., Флокова К., Шнабель Э., Сан Х., Фей З., Фруголи Дж., Бауместер Х.Дж., Харрисон М.Дж. Модуль CLE-SUNN регулирует содержание стриголактона и колонизацию грибов при арбускулярной микоризе. (2019) Природа Растения. 5(9):933-939. DOI: 10.1038/s41477-019-0501-1

+ развернуть аннотацию

Мюллер, Л.М., Харрисон, MJ Фитогормоны, микроРНК и пептидные сигналы интегрируют статус фосфора растений с арбускулярным микоризным симбиозом. (2019) Текущее мнение в биологии растений. 50:132-139. DOI: 10.1016/j.pbi.2019.05.004

+ развернуть аннотацию

Флосс, Д.С., Гомес, СК, Парк, Х.Дж., Маклин, А.М., Мюллер, Л.М., Бхаттараи, К.К., Левеск-Трамбле, В., Мальдонадо-Мендоса, И.Е., Харрисон, М.Дж. Транскрипционная программа дегенерации арбускул во время AM-симбиоза регулируется MYB1. (2017) Текущая биология. 27(8):1206-1212. DOI: 10.1016/j.cub.2017.03.003

+ развернуть аннотацию

В ходе эндосимбиоза, образующегося между растениями и арбускулярными микоризными (АМ) грибами, клетки коры корня заселяются разветвленными гифами, называемыми арбускулами, которые выполняют функцию обмена питательными веществами с растением [1]. Несмотря на свою положительную функцию, арбускулы являются эфемерными структурами, и за их развитием следует фаза дегенерации, при которой арбускула и окружающая ее периарбускулярная мембрана и матрикс постепенно исчезают из корневой клетки [2, 3]. В настоящее время роль корневых клеток в этом процессе и лежащие в его основе регуляторные механизмы неизвестны. Здесь, используя мутант Medicago truncatula pt4, у которого арбускулы дегенерируют преждевременно [4], мы идентифицировали гены, связанные с дегенерацией арбускул, из которых, по прогнозам, 38% кодируют секретируемые гидролазы, что указывает на их роль в разборке арбускул и интерфейса. С помощью РНКи и анализа инсерционного мутанта мы идентифицировали симбиоз-специфичный MYB-подобный транскрипционный фактор (MYB1), который подавляет дегенерацию арбускул в mtpt4. В myb1 снижена экспрессия нескольких генов, связанных с дегенерацией. И наоборот, в корнях, конститутивно сверхэкспрессирующих MYB1, экспрессия генов, связанных с дегенерацией, увеличивается и последующее развитие симбиоза нарушается. Экспрессия генов, регулируемая MYB1, усиливается белками DELLA и зависит от NSP1 [5], но не от NSP2 [6]. Кроме того, MYB1 взаимодействует с DELLA и NSP1. Наши данные идентифицируют транскрипционную программу дегенерации арбускул и показывают, что ее регуляторы включают MYB1 в сочетании с двумя регуляторами транскрипции, NSP1 и DELLA, оба из которых функционируют на предыдущих фазах симбиоза. Мы предполагаем, что комбинаторное использование факторов транскрипции позволяет последовательно выражать транскрипционные программы развития и дегенерации арбускул.

Мюллер, Л.М., Линднер Х., Пирес Н.Д., Гальярдини В., Гроссниклаус У. Субъединица олигосахарилтрансферазного комплекса необходима для межвидового распознавания гаметофитов Arabidopsis. (2016) Природа связи. 7:10826. DOI: 10.1038/ncomms10826

+ развернуть аннотацию

Видоспецифическое распознавание гамет является ключевой предпосылкой для обеспечения репродуктивного успеха и сохранения видовых границ. Во время приема пыльцевой трубки растений (PT) взаимодействия гаметофитов, вероятно, позволяют видоспецифическому распознаванию сигналов от PT (мужского гаметофита) зародышевым мешком (женским гаметофитом), что приводит к разрыву PT, высвобождению сперматозоидов и двойному оплодотворению. Этот процесс нарушается при межвидовых скрещиваниях Arabidopsis thaliana и родственных видов, что приводит к чрезмерному росту PT и невозможности доставки сперматозоидов. Здесь мы показываем, что ARTUMES (ARU) специфически регулирует распознавание межвидовых PT у A. thaliana. ARU, выявленный в ходе полногеномного исследования ассоциаций (GWAS), влияет исключительно на межвидовые, но не внутривидовые взаимодействия гаметофитов. ARU кодирует субъединицу OST3/6 комплекса олигосахарилтрансферазы, обеспечивающую N-гликозилирование белка. Наши результаты показывают, что паттерны гликозилирования белков клеточной поверхности могут представлять собой важный механизм распознавания гаметофитов и, следовательно, видообразования.

Пирес Н.Д., Бемер М., Мюллер, Л.М., Бару, К., Спиллейн, К., Гроссниклаус, У. Количественная генетика идентифицирует скрытую генетическую вариацию, участвующую в отцовской регуляции развития семян. (2016) ПЛОС Генетика. 12(1):e1005806. DOI: 10.1371/journal.pgen.1005806

+ развернуть аннотацию

Эмбриональное развитие требует правильного баланса материнской и отцовской генетической информации. Этот баланс опосредован геномным импринтингом, эпигенетическим механизмом, который приводит к экспрессии генов, зависящей от родителя. Теория родительского конфликта (или родства) предполагает, что импринтинг может развиваться из-за конфликта между материнскими и отцовскими аллелями по поводу распределения ресурсов во время развития семян. Одно из предположений этой теории состоит в том, что отцовские аллели могут регулировать рост семян; однако отцовское влияние на размер семян часто очень незначительное или вообще отсутствует. Мы демонстрируем, что существует пул загадочных генетических вариаций в отцовском контроле развития семян Arabidopsis thaliana. Такая загадочная вариация может быть обнаружена в семенах, которые наследуют мутацию medea по материнской линии, что позволяет предположить, что MEA действует как материнский буфер отцовских эффектов. Генетическое картирование с использованием рекомбинантных инбредных линий и новый метод картирования эффектов родительского происхождения с использованием полногеномного секвенирования сегрегирующих масс указывают на то, что существует по крайней мере шесть локусов с небольшими отцовскими эффектами на развитие семян. В совокупности наш анализ показывает существование пула скрытых генетических вариаций отцовского контроля над развитием семян, который, вероятно, формируется родительским конфликтом.

Линднер Х., Кесслер С.А., Мюллер, Л.М., Симосато-Асано, Х., Буассон-Дернье, А., Гроссниклаус, У. TURAN и EVAN опосредуют рецепцию пыльцевых трубок у Arabidopsis Synergids посредством гликозилирования белков. (2015) PLOS Биология. 13(4):e1002139. DOI: 10.1371/journal.pbio.1002139

+ развернуть аннотацию

Рецепция пыльцевой трубки (ПТ) у цветковых растений описывает перекрестные помехи между мужскими и женскими гаметофитами при прибытии ПТ в синергидные клетки семязачатка. Это приводит к остановке роста, разрыву и высвобождению сперматозоидов PT и, таким образом, необходимо для обеспечения двойного оплодотворения. Здесь мы описываем TURAN (TUN) и EVAN (EVN), два новых участника пути рецепции PT, который опосредован рецептороподобной киназой FERONIA (FER) (RLK). Как и в случае с Fer, мутации в этих двух генах приводят к чрезмерному росту PT внутри женского гаметофита (FG) без разрыва PT. Картирование с помощью секвенирования следующего поколения, цитологического анализа репортерных генов и биохимических анализов гликопротеинов в мутантах с нокдауном RNAi выявило, что оба гена участвуют в N-гликозилировании белка в эндоплазматическом ретикулуме (ER). TUN кодирует белок суперсемейства уридиндифосфат (UDP)-гликозилтрансфераз, а EVN - долихолкиназу. В дополнение к их общей роли во время рецепции PT в синергидах, оба гена выполняют различные функции в пыльце: тогда как EVN необходим для развития пыльцы, TUN необходим для роста и целостности PT, влияя на стабильность специфичных для пыльцы гомологов FER ANXUR1. (ANX1) и ANX2. Репортеры ANX1- и ANX2-YFP не экспрессируются в пыльцевых зернах тунца, но ANX1-YFP деградирует посредством пути ER-ассоциированной деградации (ERAD), что, вероятно, лежит в основе anx1/2-подобного фенотипа преждевременного разрыва PT у мутантов tun. Таким образом, как и во взаимодействиях сперматозоида и яйцеклетки животных, гликозилирование белка необходимо для взаимодействия между женскими и мужскими гаметофитами во время приема PT, чтобы гарантировать оплодотворение и успешное размножение.

Линднер, Х., Мюллер, Л.М., Буассон-Дернье А., Гроссниклаус У. Рецепторно-подобные киназы CrRLK1L: не просто еще один кирпич в стене. (2012) Текущее мнение в биологии растений. 15(6):659-69. DOI: 10.1016/j.pbi.2012.07.003

+ развернуть аннотацию

Рихтер С., Мюллер, Л.М., Штирхоф Ю.Д., Майер У., Такада Н., Кост Б., Витен А., Гельднер Н., Конц К., Юргенс Г. Рост поляризованных клеток у Arabidopsis требует рециркуляции эндосом, опосредованной факторами обмена ARF, связанными с GBF1. (2011) Природа клеточной биологии. 14(1):80-6. DOI: 10.1038/ncb2389

+ развернуть аннотацию

Рост поляризованных кончиков является фундаментальным клеточным процессом во многих эукариотических организмах, опосредующим рост аксонов и дендритов нейронов или гиф грибов. У растений пыльца и корневые волоски представляют собой клеточные модельные системы для анализа роста кончиков. Рост клеток зависит от мембранного трафика. Регуляция этого мембранного трафика в значительной степени неизвестна для клеток, растущих на кончиках, в отличие от клеток, демонстрирующих интеркалярный рост. Здесь мы показываем, что у Arabidopsis факторы обмена, связанные с GBF1, для ARF GTPases (ARF GEF) GNOM и GNL2, играют важную роль в росте полярных кончиков корневых волосков и пыльцы соответственно. При экспрессии с того же промотора GNL2 (в отличие от рано секреторного ARF GEF GNL1) способен заменять GNOM в полярном рециклинге регулятора оттока ауксина PIN1 из эндосом на базальную плазматическую мембрану в растущих клетках без кончиков. Таким образом, полярная рециркуляция способствует росту полярных кончиков, а GNL2, по-видимому, эволюционировал для удовлетворения специфических потребностей быстрорастущей пыльцы у высших растений.

Эль-Касми Ф., Пахер Т., Стромпен Г., Штирхоф Ю.Д., Мюллер, Л.М., Конц К., Майер У., Юргенс Г. Белок SEC22 SNARE Arabidopsis необходим для развития гаметофита и поддержания целостности стека Гольджи. (2011) Журнал растений. 66(2):268-79. DOI: 10.1111/j.1365-313X.2011.04487.x

+ развернуть аннотацию

Мембранный трафик способствует росту и развитию растений. Однако функциональное значение белков SNARE, участвующих в слиянии мембран раннего секреторного пути, не изучено в отношении развития растений. Здесь мы анализируем Arabidopsis v-SNARE SEC22. Потеря функции SEC22 ухудшает развитие гаметофита, на что указывают реципрокные скрещивания между растениями дикого типа и растениями, гетерозиготными по вставкам Т-ДНК в ген SEC22. Мутантная пыльца sec22 становится аномальной на двухклеточной стадии, что в конечном итоге приводит к дегенерации пыльцевых зерен. Большинство мутантных зародышевых мешков не способны поддерживать эмбриогенез и обнаруживают неслитые полярные ядра в своих центральных клетках. Иммунолокализация с помощью световой и электронной микроскопии выявила ассоциацию мутантно-дополняющего Myc-меченного SEC22 с центральной и периферической эндоплазматической сетью (ER). Ультраструктурный анализ развивающейся мутантной пыльцы sec22 продемонстрировал фрагментацию и поглощение Гольджи. Как следствие, синтаксин SYP124, нацеленный на плазматическую мембрану, сохранялся в ЭР. Наши результаты показывают, что SEC22 играет важную роль в раннем секреторном трафике между ER и Гольджи.

Лена Мюллер, доктор философии

Институт биологических исследований Солка - Публикации

все публикации

Поддержите исследования Солка

Образование

Награды и награды

Профиль

Контакты