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 assiale
Nella 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 tre
regioni radialmente distinte:
Cellule più esterne : strato singolo di PROTODERMA
si differenzia in EPIDERMIDE
Cellule sotto il protoderma: MERISTEMA FONDAMENTALE
origina il CORTEX e l’ENDODERMIDE
Cellule più interne: PROCAMBIO
genera 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 divisioni
cellulari
più rilevante l’informazione posizionale
MUTANTE TONNEAU2 (TON) (FASS)
WT
ton
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
sezione di radice
TON2: Protein fosfatasi che regola le funzioni del citoscheletro;
non si forma la banda preprofasica di microtubuli;
piani di divisione ed espansione irregolari
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
PDF2
(arabidopsis thaliana meristem layer 1)
(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)
SCR
wt
E
C
En
scr1
wt
scr
Mutazione shr: singolo strato di Cortex
SHR necessario per specificare l’identità
delle cellule dell’endodermide
shr
wt
shr
Marcatori del cortex
Ab anti epitopo di parete di cortex e epidermide
(lo strato mutato ha caratteristiche di cortex)
AX92::GUS promotore per cortex
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
Wt
SHR
E
C
En
Tessuto
provascolare
Wt
shr
c/ei
qc
SCR
Strato di cellule mutate
En
c/ei
qc
c/e i= iniziali cortex/endodermide
La proteina SHR espressa nella stele è in grado di migrare nell’endodermide
(mRNA di SHR)
promotore-SHR::GFP
(proteina SHR)
SHR:GFP
(proteina chimerica)
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
