Många basföda som spannmål och frukter kommer från blommande växter. Blommor bildas från grupper av delande stamceller i skottändarna, och uppdelningen av dessa celler stannar vid ett visst utvecklingsstadium när blomkomponenter har bildats. En ny studie av forskare vid Nara Institute of Science and Technology (NAIST) ger ny molekylär insikt i koordineringen av dessa processer genom att visa samspelet mellan två gener, CRABBS CLAW och TORNADO2. Resultaten, publiceras i Naturkommunikation , beskriva viktiga molekylära händelser som måste inträffa för att stamceller ska sluta växa och övergå till utvecklingen av reproduktionsorgan. De visar att växthormonet auxin styr förändringen från celldelning till kvinnlig reproduktiv utveckling.

"Avbrytande av blommig stamcellstillväxt och början av gynoeciumutveckling är snävt reglerad spatialt och temporärt. Vårt intresse är koordineringen av dessa två händelser, " förklarar NAIST-professor Toshiro Ito. Blomstamcellsavbrott beror på aktiveringen av två gener, KRABBOR KLOR och KNUGAR. Laboratoriet hade redan rapporterat påverkan av KNUCKLES på stamcellsavbrott, så i detta arbete, fokus låg på CRABBS CLAW. Prof. Ito och biträdande professor Nobutoshi Yamaguchi förberedde frön av växten Arabidopsis thaliana med mutanter i KRABBSKLOR och KNUGAR.

Den dubbla mutanten fick forskarna att dra slutsatsen att CRABS CLAW-reglering av tillväxtavbrott beror på dess transkriptionsreglering av proteinet TORNADO2. "TORNADO2 reglerar auxinhomeostasen. Auxin är ett växthormon som främjar tillväxten av stjälkspetsen, säger Assistent Prof. Yamaguchi.

Verkligen, de fann att CRABS CLAW undertrycker TORNADO2-uttryck genom att binda till en evolutionärt konserverad region i TORNADO2-genen, vilket tyder på att denna interaktion är vanlig hos växtarter bortom Arabidopsis thaliana. Denna repressiva bindning visades vidare påverka TORNADO2-uttrycket och därmed auxinfördelningen i blomknopparna. Studien tillhandahåller en färdplan för koordinering av KRABBSKLLO av tillväxtavbrott av blomstamceller och utveckling av gynoecium.

"Vi fann att CRABS CLAW modulerar auxinhomeostas genom dess interaktion med TORNADO2-genen. Detta resultat beskriver en elegant mekanistisk koppling mellan blommig stamcellstillväxt och utveckling av gynoecium, säger Assistent Prof. Yamaguchi.

"Eftersom blommande växter är så viktiga för vår matförsörjning, en grundläggande förståelse för blomutveckling kommer att bidra till att förbättra den, " Prof. Ito säger. "En sådan förståelse har en viktig inverkan för grundläggande biologi, och skulle kunna bidra till att skapa biotekniska förbättringar för produktion av högvärdiga grödor."