Cellular specificities of Jasmonate repressors in Arabidopsis thaliana roots

Abstract

Plants produce phytohormones to adapt to their environment. One such hormone is (+)-7-Iso-Jasmonoyl-L-Isoleucine (JA-Ile), which regulates fertility, growth, and stress responses. JA-Ile inhibits vegetative growth, so the Jasmonate (JA) signalling pathway is activated only when needed, such as during wounding. In the nucleus, JASMONATE ZIM-DOMAIN (JAZ) proteins repress the JA signalling pathway at low JA-Ile concentrations. An increase in JA-Ile leads to JAZ degradation and pathway activation. It is unclear how plants regulate JA signals in a cell-specific manner. This research shows that only half of the 13 JAZ genes in Arabidopsis thaliana are expressed under basal conditions and exhibit cell-type-specific patterns. Knockout mutant analyses confirm that basal JAZs specifically repress the JA signalling pathway. Additionally, JAZs have different ligand-dependent turnover rates, highlighting their role in fine-tuning the JA response.

Pflanzen produzieren Phytohormone, um sich an ihre Umwelt anzupassen. Eines davon ist (+)-7-Iso-Jasmonoyl-L-Isoleucin (JA-Ile), das Fertilität, Wachstum und Stressreaktionen reguliert. JA-Ile hemmt das vegetative Wachstum, weshalb der Jasmonat (JA)-Signalweg nur bei Bedarf, z.B. bei Verwundungen, aktiviert wird. Im Zellkern unterdrücken JASMONATE-ZIM-DOMAIN (JAZs) Proteine den JA-Signalweg bei niedrigen JA-Ile Konzentrationen. Ein Anstieg von JA-Ile führt zum Abbau der JAZs und aktiviert den Signalweg. Unklar ist, wie Pflanzen JA-Signale zellspezifisch regulieren. Diese Forschung zeigt, dass nur die Hälfte der 13 JAZ Gene in Arabidopsis thaliana unter basalen Bedingungen exprimiert wird und zelltypspezifische Muster aufweist. Knockout-Mutanten-Analysen bestätigen, dass basale JAZs den JA-Signalweg zelltypspezifisch unterdrücken. Zudem haben JAZs unterschiedliche Liganden-abhängige Umsatzraten, was ihre Rolle bei der Feinregulierung der JA-Antwort verdeutlicht.