efficient-rapid-isolation-early-stage-embryos-from-arabidopsis

Efficient and Rapid Isolation of Early-stage Embryos from <em>Arabidopsis thaliana</em> Seeds

In flowering plants, the embryo develops within a nourishing tissue - the endosperm - surrounded by the maternal seed integuments (or seed coat). As a ...

University of Zürich

The maternally expressed Arabidopsis thaliana Polycomb group protein MEDEA (MEA) controls expression of the MADS-box gene PHERES1 (PHE1). Here, we show that PHE1 is mainly paternally expressed but maternally repressed and that this maternal repression of PHE1 breaks down in seeds lacking maternal MEA activity. Because Polycomb group proteins control parental imprinting in mammals as well, the independent recruitment of similar protein machineries for the imprinting of genes is a notable example of convergent evolution.

The Arabidopsis thaliana MEDEA Polycomb group protein controls expression of PHERES1 by parental imprinting.

L&#39;expresse maternellement Arabidopsis thaliana prot&eacute;ine Polycomb de groupe MEDEA (MEA) contr&ocirc;le l&#39;expression du g&egrave;ne MADS-box PHERES1 (PHE1). Ici, nous montrons que PHE1 est exprim&eacute;e principalement paternellement mais r&eacute;prim&eacute;e pour la m&egrave;re et que cette r&eacute;pression maternelle de PHE1 se d&eacute;compose en graines maternelle activit&eacute; MEA. Parce que les prot&eacute;ines Polycomb groupe contr&ocirc;lent parental empreinte chez les mammif&egrave;res, ainsi, le recrutement ind&eacute;pendant des machineries de prot&eacute;ines similaires pour l&#39;impression des g&egrave;nes est un remarquable exemple de convergence &eacute;volutive.

L&#39;impr&eacute;gnation de l&#39;Arabidopsis thaliana MEDEA Polycomb groupe contr&ocirc;les expression des prot&eacute;ines de PHERES1 par parental.

Il thaliana di Arabidopsis maternamente espressa proteina del gruppo Polycomb MEDEA (MEA) controlla l&#39;espressione del gene MADS-box PHERES1 (PHE1). Qui, vi mostriamo che PHE1 &egrave; espresso principalmente paterna ma maternamente represso e questa repressione materna di PHE1 rompe in semi carente attivit&agrave; MEA materna. Perch&eacute; le proteine del gruppo Polycomb controllano parentale imprinting nei mammiferi pure, il reclutamento indipendente di macchinari simili di proteine per l&#39;imprinting dei geni &egrave; un notevole esempio di evoluzione convergente.

Arabidopsis thaliana MEDEA Polycomb gruppo controlli espressione della proteina di PHERES1 da parental imprinting.

The 26S proteasome plays a central role in the degradation of regulatory proteins involved in a variety of developmental processes. It consists of two multisubunit protein complexes: the proteolytic core protease and the regulatory particle (RP). The function of most RP subunits is poorly understood. Here, we describe mutants in the Arabidopsis thaliana RPN1 subunit, which is encoded by two paralogous genes, RPN1a and RPN1b. Disruption of RPN1a caused embryo lethality, while RPN1b mutants showed no obvious abnormal phenotype. Embryos homozygous for rpn1a arrested at the globular stage with defects in the formation of the embryonic root, the protoderm, and procambium. Cyclin B1 protein was not degraded in these embryos, consistent with cell division defects. Double mutant plants (rpn1a/RPN1a rpn1b/rpn1b) produced embryos with a phenotype indistinguishable from that of the rpn1a single mutant. Thus, despite their largely overlapping expression patterns in flowers and developing seeds, the two isoforms do not share redundant functions during gametogenesis and embryogenesis. However, complementation of the rpn1a mutation with the coding region of RPN1b expressed under the control of the RPN1a promoter indicates that the two RPN1 isoforms are functionally equivalent. Overall, our data indicate that RPN1 activity is essential during embryogenesis, where it might participate in the destruction of a specific set of protein substrates.

The RPN1 subunit of the 26S proteasome in Arabidopsis is essential for embryogenesis.

Le prot&eacute;asome 26 s joue un r&ocirc;le central dans la d&eacute;gradation des prot&eacute;ines r&eacute;gulatrices impliqu&eacute;s dans une vari&eacute;t&eacute; de processus de d&eacute;veloppement. Il se compose de deux complexes de sous-unit&eacute;s prot&eacute;iques : la prot&eacute;ase core prot&eacute;olytique et la particule r&eacute;glementaire (RP). La fonction de la plupart des sous-unit&eacute;s RP est mal comprise. Nous d&eacute;crivons ici les mutants dans la sous-unit&eacute; Arabidopsis thaliana RPN1, qui est cod&eacute;e par deux g&egrave;nes paralogues, RPN1a et RPN1b. interruption de RPN1a une l&eacute;talit&eacute; embryonnaire, tandis que RPN1b mutants ont pr&eacute;sent&eacute; aucun ph&eacute;notype anormal &eacute;vident. Embryons homozygotes pour rpn1a arr&ecirc;t&eacute; au stade globulaire pr&eacute;sentant des d&eacute;fauts dans la formation de la racine embryonnaire, le protoderme et le procambium. Cyclin B1 prot&eacute;ine n&#39;est pas d&eacute;grad&eacute; dans ces embryons, compatibles avec les d&eacute;fauts de la division cellulaire. Doubles plantes mutantes (rpn1a/RPN1a rpn1b/rpn1b) produisent des embryons avec un ph&eacute;notype impossible &agrave; distinguer de celui du mutant rpn1a unique. Ainsi, malgr&eacute; leurs profils d&#39;expression largement se chevauchant dans les fleurs et les graines en d&eacute;veloppement, les deux isoformes ne partagent pas les fonctions redondantes au cours de la gam&eacute;togen&egrave;se et l&#39;embryogen&egrave;se. Cependant, compl&eacute;mentation de la mutation de rpn1a avec la r&eacute;gion codante de RPN1b exprim&eacute;s sous le contr&ocirc;le du promoteur RPN1a indique que les deux isoformes de RPN1 sont fonctionnellement &eacute;quivalents. Dans l&#39;ensemble, nos donn&eacute;es indiquent que l&#39;activit&eacute; RPN1 est essentielle au cours de l&#39;embryogen&egrave;se, o&ugrave; il pourrait participer &agrave; la destruction d&#39;un ensemble sp&eacute;cifique de substrats prot&eacute;iques.

La sous-unit&eacute; RPN1 du prot&eacute;asome 26 s chez Arabidopsis est essentielle pour l&#39;embryogen&egrave;se.

Il proteasoma 26S svolge un ruolo centrale nella degradazione delle proteine regolatrici coinvolte in una variet&agrave; di processi di sviluppo. Si compone di due complessi della proteina questa malattia: proteasi proteolitici core e la regolamentazione delle particelle (RP). La funzione della maggior parte delle subunit&agrave; RP &egrave; scarsamente compreso. Qui, descriviamo mutanti di Arabidopsis thaliana RPN1 unit&agrave; secondaria, che &egrave; codificato da due geni paralogous, RPN1a e RPN1b. interruzione di RPN1a provocato letalit&agrave; embrionale, mentre RPN1b mutanti hanno mostrato nessun ovvio fenotipo anormale. Embrioni omozigoti per rpn1a arrestato in fase globulare con difetti nella formazione della radice embrionale, protoderm e procambium. Cyclin proteina della B1 non era degradata in questi embrioni, coerenti con difetti di divisione cellulare. Doppie piante mutanti (rpn1a/RPN1a rpn1b/rpn1b) ha prodotto embrioni con un fenotipo indistinguibile da quella di rpn1a singolo mutante. Cos&igrave;, nonostante i loro modelli di espressione in gran parte sovrapposti in fiori e semi in via di sviluppo, le due isoforme di non condividere funzioni ridondanti durante gametogenesis ed embriogenesi. Tuttavia, complementazione della mutazione rpn1a con la regione codificante del RPN1b espresso sotto il controllo del promotore RPN1a indica che le due isoforme di RPN1 sono funzionalmente equivalenti. Nel complesso, i nostri dati indicano che RPN1 attivit&agrave; &egrave; essenziale durante l&#39;embriogenesi, dove potrebbe partecipare alla distruzione di un set specifico di substrati della proteina.

La subunit&agrave; RPN1 del proteasoma 26S in Arabidopsis &egrave; essenziale per l&#39;embriogenesi.

Impresso Arabidopsis Polycomb gruppo (PcG) gene della MEDEA (MEA), che &egrave; omologo a Enhancer di Zeste [E(Z)], &egrave; maternamente necessario per lo sviluppo del seme normale. Qui ci mostra che, a differenza dei mammiferi noti impresse geni, MEA regola la propria espressione impresso: gi&ugrave;-regola l&#39;allele materno intorno fecondazione e mantiene l&#39;allele paterno silenzio seguito durante lo sviluppo del seme. Autorepression dell&#39;allele materno MEA &egrave; diretto e indipendente il MEA-FIE (indipendente dalla fecondazione ENDOSPERMA) PcG complesso, che &egrave; simile a E (Z)-complesso ESC (pettini di sesso Extra) degli animali, suggerendo un meccanismo del romanzo. Una complessa rete di interazioni cross-normative tra gli altri membri noti del complesso MEA-FIE PcG implica funzioni distinte che sono regolate in modo dinamico durante la riproduzione.

Interazioni dinamiche normative di Polycomb gruppo geni: MEDEA autoregolazione &egrave; necessaria per l&#39;espressione del gene impresso in Arabidopsis.

The imprinted Arabidopsis Polycomb group (PcG) gene MEDEA (MEA), which is homologous to Enhancer of Zeste [E(Z)], is maternally required for normal seed development. Here we show that, unlike known mammalian imprinted genes, MEA regulates its own imprinted expression: It down-regulates the maternal allele around fertilization and maintains the paternal allele silent later during seed development. Autorepression of the maternal MEA allele is direct and independent of the MEA-FIE (FERTILIZATION-INDEPENDENT ENDOSPERM) PcG complex, which is similar to the E(Z)-ESC (Extra sex combs) complex of animals, suggesting a novel mechanism. A complex network of cross-regulatory interactions among the other known members of the MEA-FIE PcG complex implies distinct functions that are dynamically regulated during reproduction.

Dynamic regulatory interactions of Polycomb group genes: MEDEA autoregulation is required for imprinted gene expression in Arabidopsis.

Le g&egrave;ne imprim&eacute; du groupe (PcG) Arabidopsis Polycomb MEDEA (MEA), qui est l&#39;homologue d&#39;Enhancer de Zeste [E(Z)], est maternellement requis pour le d&eacute;veloppement des graines normales. Ici, nous montrons que, contrairement aux mammif&egrave;res connus imprim&eacute; g&egrave;nes, MEA r&eacute;gule sa propre expression imprim&eacute;e : il bas-r&eacute;gule l&#39;all&egrave;le maternel autour de fertilisation et maintient l&#39;all&egrave;le paternel silencieux plus tard au cours de la croissance des graines. Autorepression de l&#39;all&egrave;le maternel de la MEA est directe et ind&eacute;pendante de la MEA-FIE (ind&eacute;pendante de la fertilisation ENDOSPERME) PcG complexe, qui est semblable &agrave; la E (Z)-complexe ESC (peignes de sexe Extra) des animaux, ce qui sugg&egrave;re un nouveau m&eacute;canisme. Un r&eacute;seau complexe d&#39;interactions cross-r&eacute;glementation parmi les autres membres connus du complexe MEA-FIE PcG implique des fonctions distinctes qui sont dynamiquement r&eacute;glement&eacute;es durant la reproduction.

Des interactions dynamiques r&eacute;glementaires de Polycomb groupe g&egrave;nes : MEDEA autor&eacute;gulation est n&eacute;cessaire pour l&#39;expression des g&egrave;nes imprim&eacute;s chez Arabidopsis.

In mammals and seed plants, a subset of genes is regulated by genomic imprinting where an allele's activity depends on its parental origin. The parental conflict theory suggests that genomic imprinting evolved after the emergence of an embryo-nourishing tissue (placenta and endosperm), resulting in an intragenomic parental conflict over the allocation of nutrients from mother to offspring. It was predicted that imprinted genes, which arose through antagonistic co-evolution driven by a parental conflict, should be subject to positive darwinian selection. Here we show that the imprinted plant gene MEDEA (MEA), which is essential for seed development, originated during a whole-genome duplication 35 to 85 million years ago. After duplication, MEA underwent positive darwinian selection consistent with neo-functionalization and the parental conflict theory. MEA continues to evolve rapidly in the out-crossing species Arabidopsis lyrata but not in the self-fertilizing species Arabidopsis thaliana, where parental conflicts are reduced. The paralogue of MEA, SWINGER (SWN; also called EZA1), is not imprinted and evolved under strong purifying selection because it probably retained the ancestral function of the common precursor gene. The evolution of MEA suggests a late origin of genomic imprinting within the Brassicaceae, whereas imprinting is thought to have originated early within the mammalian lineage.

Positive darwinian selection at the imprinted MEDEA locus in plants.

Chez les mammif&egrave;res et les plantes &agrave; graines, un sous-ensemble des g&egrave;nes est r&eacute;gul&eacute;e par l&#39;empreinte g&eacute;nomique o&ugrave; l&#39;activit&eacute; de l&#39;all&egrave;le d&eacute;pend de son origine parentale. La th&eacute;orie des conflits parentaux sugg&egrave;re que l&#39;empreinte g&eacute;nomique &eacute;volu&eacute; apr&egrave;s l&#39;&eacute;mergence d&#39;un tissu embryonnaire-nourrissante (placenta et l&#39;albumen), ce qui entra&icirc;ne un conflit parental intragenomic sur la r&eacute;partition des nutriments de la m&egrave;re &agrave; la prog&eacute;niture. Il a &eacute;t&eacute; pr&eacute;dit que g&egrave;nes imprim&eacute;s, ce qui a &eacute;t&eacute; soulev&eacute;e par le biais de co-&eacute;volution antagoniste entra&icirc;n&eacute;e par un conflit entre les parents, devraient &ecirc;tre soumis &agrave; une s&eacute;lection darwinienne positive. Nous d&eacute;montrons que le g&egrave;ne plante imprim&eacute;s MEDEA (MEA), qui est essentiel pour le d&eacute;veloppement de la graine, origine durant une duplication du g&eacute;nome entier il y a 35 &agrave; 85 millions d&#39;ann&eacute;es. Apr&egrave;s la duplication, MEA a subi une s&eacute;lection darwinienne positive conforme neo-fonctionnalisation et la th&eacute;orie des conflits parentaux. MEA continue d&#39;&eacute;voluer rapidement dans la pollinisation crois&eacute;e esp&egrave;ce Arabidopsis lyrata, mais pas en l&#39;esp&egrave;ce autogame Arabidopsis thaliana, o&ugrave; les conflits parents sont r&eacute;duits. Le paralogue de MEA, SWINGER (SWN ; &eacute;galement appel&eacute; EZA1), n&#39;est pas imprim&eacute; et &eacute;volu&eacute; sous forte s&eacute;lection purificatrice, parce qu&#39;il a probablement conserv&eacute; la fonction ancestrale du g&egrave;ne pr&eacute;curseur commun. L&#39;&eacute;volution de la MEA sugg&egrave;re une origine tardive de l&#39;empreinte g&eacute;nomique dans les Brassicac&eacute;es, consid&eacute;rant que l&#39;empreinte est pens&eacute; pour avoir provenu t&ocirc;t dans la lign&eacute;e de mammif&egrave;res.

S&eacute;lection darwinienne positive au locus MEDEA empreinte chez les plantes.

Nei mammiferi e piante del seme, un sottoinsieme dei geni &egrave; regolato da imprinting genomico, dove attivit&agrave; di un allele dipende dalla sua origine parentale. La teoria del conflitto genitoriale suggerisce che l&#39;imprinting genomico evoluto dopo l&#39;emergere di un tessuto embrionale-nutriente (placenta ed endosperma), risultante in un conflitto genitoriale intragenomic sopra la ripartizione delle sostanze nutrienti dalla madre alla prole. Esso &egrave; stato previsto che geni impresso, che ha presentato attraverso la co-evoluzione antagonistico, guidato da un conflitto genitoriale, dovrebbero essere soggetta a selezione darwiniana positiva. Qui vi mostriamo che il gene della pianta impresso MEDEA (MEA), che &egrave; essenziale per lo sviluppo del seme, originato durante una duplicazione dell&#39;intero genoma 35 a 85 milioni di anni fa. Dopo la duplicazione, MEA sub&igrave; selezione darwiniana positiva coerente con neo-funzionalizzazione e la teoria del conflitto genitoriale. MEA continua ad evolversi rapidamente in out-crossing specie Arabidopsis lyrata, ma non in self-fertilizing specie Arabidopsis thaliana, dove vengono ridotti i conflitti dei genitori. La paralogue mea, SWINGER (SWN; anche chiamato EZA1), non &egrave; impresso ed evoluta sotto forte selezione purificante, perch&eacute; probabilmente ha mantenuto la funzione ancestrale del gene precursore comune. L&#39;evoluzione della MEA suggerisce un&#39;origine tarda di imprinting genomico entro le Brassicaceae, mentre imprinting si pensa abbia avuto origine all&#39;inizio all&#39;interno del lignaggio dei mammiferi.

Selezione darwiniana positiva presso il locus di MEDEA impresso nelle piante.

In flowering plants, signaling between the male pollen tube and the synergid cells of the female gametophyte is required for fertilization. In the Arabidopsis thaliana mutant feronia (fer), fertilization is impaired; the pollen tube fails to arrest and thus continues to grow inside the female gametophyte. FER encodes a synergid-expressed, plasma membrane-localized receptor-like kinase. We found that the FER protein accumulates asymmetrically in the synergid membrane at the filiform apparatus. Interspecific crosses using pollen from Arabidopsis lyrata and Cardamine flexuosa on A. thaliana stigmas resulted in a fer-like phenotype that correlates with sequence divergence in the extracellular domain of FER. Our findings show that the female control of pollen tube reception is based on a FER-dependent signaling pathway, which may play a role in reproductive isolation barriers.

The FERONIA receptor-like kinase mediates male-female interactions during pollen tube reception.

Chez les angiospermes, signalisation entre le tube pollinique m&acirc;le et les synergides du gam&eacute;tophyte femelle est n&eacute;cessaire pour la f&eacute;condation. Chez l&#39;Arabidopsis thaliana mutant feronia (fer), la f&eacute;condation est alt&eacute;r&eacute;e ; le tube pollinique ne parvient pas &agrave; arr&ecirc;ter et continue ainsi &agrave; se d&eacute;velopper &agrave; l&#39;int&eacute;rieur le gam&eacute;tophyte femelle. FER encode un r&eacute;cepteur-like kinase synergides exprim&eacute;s, localis&eacute;e &agrave; la membrane plasmique. Nous avons constat&eacute; que la prot&eacute;ine FER s&#39;accumule de fa&ccedil;on asym&eacute;trique dans la membrane synergides l&#39;appareil filiforme. Des croisements intersp&eacute;cifiques &agrave; l&#39;aide de pollen des Arabidopsis lyrata et Cardamine flexuosa sur les stigmates de l&#39;Arabidopsis a abouti &agrave; un ph&eacute;notype de type fer qui est en corr&eacute;lation avec la divergence des s&eacute;quences dans le domaine extracellulaire de FER. Nos r&eacute;sultats montrent que le contr&ocirc;le femelle de la r&eacute;ception du tube pollinique est bas&eacute; sur une voie de signalisation de FER-d&eacute;pendante, qui peut jouer un r&ocirc;le dans les barri&egrave;res de l&#39;isolement reproductif.

La kinase du r&eacute;cepteur type FERONIA intervient dans les interactions homme-femme au cours de la r&eacute;ception du tube pollinique.

In piante fiorite, segnalazione tra il tubo di polline maschile e le cellule synergid del gametofito femminile &egrave; necessaria per la fecondazione. Nell&#39;Arabidopsis thaliana mutante feronia (fer), la fecondazione &egrave; compromessa; il tubo pollinico non riesce ad arresto e cos&igrave; continua a crescere dentro il gametofito femminile. FER codifica un&#39;espresso synergid, localizzato a membrana plasmatica receptor-like chinasi. Abbiamo trovato che la proteina FER asimmetricamente si accumula nella membrana synergid presso l&#39;apparato filiforme. Incroci interspecifici con polline di Arabidopsis lyrata e Cardamine flexuosa su a. thaliana stimmi ha provocato un fenotipo simile a fer che correla con divergenza di sequenza del dominio extracellulare di FER. I nostri risultati mostrano che il controllo femmina del tubo pollinico reception &egrave; basato su una via di segnalazione FER-dipendente, che pu&ograve; giocare un ruolo in barriere di isolamento riproduttivo.

La chinasi receptor-like FERONIA media maschio-femmina interazioni durante la ricezione del tubo pollinico.

The orchids Ophrys sphegodes and O. exaltata are reproductively isolated from each other by the attraction of two different, highly specific pollinator species. For pollinator attraction, flowers chemically mimic the pollinators' sex pheromones, the key components of which are alkenes with different double-bond positions. This study identifies genes likely involved in alkene biosynthesis, encoding stearoyl-acyl carrier protein (ACP) desaturase (SAD) homologs. The expression of two isoforms, SAD1 and SAD2, is flower-specific and broadly parallels alkene production during flower development. SAD2 shows a significant association with alkene production, and in vitro assays show that O. sphegodes SAD2 has activity both as an 18:0-ACP Î”(9) and a 16:0-ACP Î”(4) desaturase. Downstream metabolism of the SAD2 reaction products would give rise to alkenes with double-bonds at position 9 or position 12, matching double-bond positions observed in alkenes in the odor bouquet of O. sphegodes. SAD1 and SAD2 show evidence of purifying selection before, and positive or relaxed purifying selection after gene duplication. By contributing to the production of species-specific alkene bouquets, SAD2 is suggested to contribute to differential pollinator attraction and reproductive isolation among these species. Taken together, these data are consistent with the hypothesis that SAD2 is a florally expressed barrier gene of large phenotypic effect and, possibly, a genic target of pollinator-mediated selection.

Stearoyl-acyl carrier protein desaturases are associated with floral isolation in sexually deceptive orchids.

Les orchid&eacute;es Ophrys sphegodes et o. exaltata sont isol&eacute;es les uns des autres par l&#39;attraction de deux esp&egrave;ces de pollinisateurs diff&eacute;rents, tr&egrave;s sp&eacute;cifiques. Pour l&#39;attraction des pollinisateurs, les fleurs imitent chimiquement des ph&eacute;romones sexuelles des pollinisateurs, dont les composantes cl&eacute;s sont alc&egrave;nes avec diff&eacute;rentes positions de la double liaison. Cette &eacute;tude identifie les g&egrave;nes probablement impliqu&eacute;s dans la biosynth&egrave;se de l&#39;alc&egrave;ne, encodage st&eacute;aroyl-acyl carrier protein (ACP) d&eacute;saturase (SAD) homologues. L&#39;expression des deux isoformes, SAD1 et SAD2, est sp&eacute;cifique &agrave; fleur et largement parallels production alc&egrave;ne au cours du d&eacute;veloppement de la fleur. SAD2 montre une association significative avec la production de l&#39;alc&egrave;ne et essais in vitro montrent qu&#39;o. sphegodes SAD2 a une activit&eacute; tant qu&#39;un &Delta;(9) de 18:0-ACP et une d&eacute;saturase &Delta;(4) 16:0-ACP. Poste 12, correspondant &agrave; double liaison postes observ&eacute;es en alc&egrave;nes dans le bouquet d&#39;odeurs d&#39;o. sphegodes ou m&eacute;tabolisme en aval des produits de la r&eacute;action SAD2 donnerait lieu aux alc&egrave;nes avec doubles-liaisons en position 9. SAD1 et SAD2 montrent des signes de purification de s&eacute;lection avant et s&eacute;lection purificatrice positive ou d&eacute;tendue apr&egrave;s la duplication de g&egrave;nes. En contribuant &agrave; la production de bouquets d&#39;alc&egrave;ne propres &agrave; chaque esp&egrave;ce, SAD2 est a propos&eacute; de contribuer &agrave; l&#39;attraction des pollinisateurs diff&eacute;rentielle et isolement reproductif chez ces esp&egrave;ces. Pris ensemble, ces donn&eacute;es concordent avec l&#39;hypoth&egrave;se que SAD2 est un g&egrave;ne de barri&egrave;re florale expresse de grand effet ph&eacute;notypique et, &eacute;ventuellement, une cible g&eacute;nique de s&eacute;lection m&eacute;di&eacute;e par les pollinisateurs.

St&eacute;aroyl-acyl carrier protein d&eacute;saturases sont associ&eacute;es par isolement floral chez les orchid&eacute;es sexuellement trompeuses.

Le orchidee Ophrys sphegodes e o. exaltata sono riproduttivi isolati da ogni altro per l&#39;attrazione di due specie di impollinatore diversi, altamente specifici. Per l&#39;attrazione degli impollinatori, fiori imitano chimicamente feromoni sessuali dei pronubi, i componenti chiave di cui sono alcheni con diverse posizioni di doppio legame. Questo studio identifica i geni probabilmente coinvolti nella biosintesi di alchene, codifica omologhi di stearoil-acyl carrier protein (ACP) desaturasi (SAD). L&#39;espressione delle due isoforme, SAD1 e SAD2, &egrave; specifico del fiore e largamente di parallels produzione alchene durante lo sviluppo del fiore. Sad2 Mostra una significativa associazione con produzione alchene e saggi in vitro dimostrano che o. sphegodes SAD2 ha attivit&agrave; sia come un &Delta;(9) di 18:0-ACP e un 16:0-ACP &Delta;(4) desaturasi. Metabolismo a valle dei prodotti di reazione SAD2 darebbe luogo ad alcheni con doppi legami in posizione 9 o posizione 12, doppio legame di corrispondenza posizioni alcheni osservati nel mazzo di o. sphegodes odore. SAD1 e SAD2 mostrano prove di selezione prima e selezione purificante positiva o rilassata dopo la duplicazione genica di purificazione. Contribuendo alla produzione di mazzi apetti Alchenico, SAD2 &egrave; suggerito per contribuire alla attrazione degli impollinatori differenziale e isolamento riproduttivo tra queste specie. Presi insieme, questi dati sono coerenti con l&#39;ipotesi che SAD2 &egrave; un gene espresso florally barriera di grande effetto fenotipico e, possibilmente, un bersaglio genica di selezione impollinatore-mediata.

Stearoil-acyl carrier protein desaturases sono associati con isolamento floreale in orchidee sessualmente ingannevoli.

Genomic imprinting is exclusive to mammals and seed plants and refers to parent-of-origin-dependent, differential transcription. As previously shown in mammals, studies in Arabidopsis have implicated DNA methylation as an important hallmark of imprinting. The current model suggests that maternally expressed imprinted genes, such as MEDEA (MEA), are activated by the DNA glycosylase DEMETER (DME), which removes DNA methylation established by the DNA methyltransferase MET1. We report the systematic functional dissection of the MEA cis-regulatory region, resulting in the identification of a 200-bp fragment that is necessary and sufficient to mediate MEA activation and imprinted expression, thus containing the imprinting control region (ICR). Notably, imprinted MEA expression mediated by this ICR is independent of DME and MET1, consistent with the lack of any significant DNA methylation in this region. This is the first example of an ICR without differential DNA methylation, suggesting that factors other than DME and MET1 are required for imprinting at the MEA locus.

Identification of a DNA methylation-independent imprinting control region at the Arabidopsis MEDEA locus.

L&#39;empreinte g&eacute;nomique est une exclusivit&eacute; de mammif&egrave;res et de plantes &agrave; graines et se r&eacute;f&egrave;re &agrave; la transcription de parent-d&#39;origine-d&eacute;pendante, diff&eacute;rentielle. Comme d&eacute;montr&eacute; pr&eacute;c&eacute;demment chez les mammif&egrave;res, studies in Arabidopsis ont mis en cause la m&eacute;thylation de l&#39;ADN comme une marque importante d&#39;empreinte. Le mod&egrave;le actuel sugg&egrave;re que maternellement exprim&eacute;s g&egrave;nes imprim&eacute;s, tels que M&eacute;d&eacute;e (MEA), sont activ&eacute;s par la DNA glycosylase DEMETER (DME), qui supprime la m&eacute;thylation de l&#39;ADN par l&#39;ADN m&eacute;thyltransf&eacute;rase MET1. Nous rapportons la dissection fonctionnelle syst&eacute;matique de la r&eacute;gion cis-r&eacute;gulatrice de la MEA, ayant pour r&eacute;sultat l&#39;identification d&#39;un fragment de 200 PB qui est n&eacute;cessaire et suffisant de m&eacute;diation activation MEA et expression imprim&eacute;e, contenant ainsi l&#39;empreinte contr&ocirc;le r&eacute;gion (ICR). Notamment, les imprim&eacute;s expression MEA v&eacute;hicul&eacute;e par cette ICR est ind&eacute;pendante de DME et MET1, confirment l&#39;absence de toute importante m&eacute;thylation de l&#39;ADN dans cette r&eacute;gion. C&#39;est le premier exemple d&#39;un ICR sans diff&eacute;rentielle m&eacute;thylation de l&#39;ADN, ce qui sugg&egrave;re que des facteurs autres que le DME et MET1 sont requis pour l&#39;impr&eacute;gnation du locus de MEA.

Identification d&#39;un ADN ind&eacute;pendant m&eacute;thylation de l&#39;impr&eacute;gnation de la r&eacute;gion de contr&ocirc;le du locus de l&#39;Arabidopsis MEDEA.

Imprinting genomico &egrave; esclusiva per i mammiferi e piante del seme e si riferisce alla trascrizione differenziale, padre-di-origine-dipendente. Come illustrato in precedenza in mammiferi, studi in Arabidopsis hanno implicato la metilazione del DNA come un importante segno distintivo di imprinting. Il modello attuale suggerisce che maternamente espresso geni impresso, come MEDEA (MEA), sono attivati dal DNA glycosylase Demetra (DME), che rimuove la metilazione del DNA istituita dal DNA metiltransferasi MET1. Riportiamo la sistematica dissezione funzionale della regione cis-regolatori MEA, con conseguente identificazione di un frammento di 200 bp che &egrave; necessario e sufficiente per mediare MEA attivazione ed espressione impresso, quindi contenente l&#39;imprinting di controllo regione (ICR). In particolare, espressione di MEA impresso mediata da questo ICR &egrave; indipendente DME e MET1, coerente con la mancanza di qualsiasi significativa metilazione del DNA in questa regione. Questo &egrave; il primo esempio di un ICR senza differenziali di metilazione del DNA, suggerendo che fattori diversi dal DME e MET1 sono necessari per imprinting presso il locus MEA.

Identificazione di un imprinting regione di controllo presso il locus di Arabidopsis MEDEA indipendente dalla metilazione di DNA.

In flowering plants, double fertilization of the female gametes, the egg and the central cell, initiates seed development to give rise to a diploid embryo and the triploid endosperm. In the absence of fertilization, the FERTILIZATION-INDEPENDENT SEED Polycomb Repressive ComplexÂ 2 (FIS-PRC2) represses this developmental process by histone methylation of certain target genes. The FERTILIZATION-INDEPENDENT SEED (FIS) class genes MEDEA (MEA) and FERTILIZATION-INDEPENDENT ENDOSPERM (FIE) encode two of the core components of this complex. In addition, DNA methylation establishes and maintains the repression of gene activity, for instance via DNA METHYLTRANSFERASE1 (MET1), which maintains methylation of symmetric CpG residues. Here, we demonstrate that Arabidopsis MET1 interacts with MEA in vitro and in a yeast two-hybrid assay, similar to the previously identified interaction of the mammalian homologues DNMT1 and EZH2. MET1 and MEA share overlapping expression patterns in reproductive tissues before and after fertilization, a prerequisite for an interaction in vivo. Importantly, a much higher percentage of central cells initiate endosperm development in the absence of fertilization in mea-1/MEA;Â met1-3/MET1 as compared to mea-1/MEA mutant plants. In addition, DNA methylation at the PHERES1 and MEA loci, imprinted target genes of the FIS-PRC2, was affected in the mea-1 mutant compared with wild-type embryos. In conclusion, our data suggest a mechanistic link between two major epigenetic pathways involved in histone and DNA methylation in plants by physical interaction of MET1 with the FIS-PRC2 core component MEA. This concerted action is relevant for the repression of seed development in the absence of fertilization.

The Polycomb group protein MEDEA and the DNA methyltransferase MET1 interact to repress autonomous endosperm development in Arabidopsis.

Chez les angiospermes, double f&eacute;condation des gam&egrave;tes femelles, l&#39;oeuf et la cellule centrale, initie le d&eacute;veloppement de la graine pour donner naissance &agrave; un embryon diplo&iuml;de et l&#39;endosperme triplo&iuml;de. En l&#39;absence de f&eacute;condation, la graine de fertilisation ind&eacute;pendant Polycomb 2 complexe r&eacute;pressif (FIS-PRC2) r&eacute;prime ce processus de d&eacute;veloppement par la m&eacute;thylation des histones de certains g&egrave;nes cibles. Les g&egrave;nes de classe ind&eacute;pendante de la fertilisation semences (FIS) MEDEA (MEA) et ind&eacute;pendant de fertilisation ENDOSPERME (FIE) encodent deux des composantes essentielles de ce complexe. En outre, m&eacute;thylation de l&#39;ADN &eacute;tablit et maintient la r&eacute;pression de l&#39;activit&eacute; des g&egrave;nes, par exemple par l&#39;interm&eacute;diaire de l&#39;ADN METHYLTRANSFERASE1 (MET1), qui maintient la m&eacute;thylation des r&eacute;sidus de CpG sym&eacute;triques. Ici, nous d&eacute;montrons que l&#39;Arabidopsis MET1 interagit avec MEA in vitro et dans un essai de deux-hybride de levure, semblable &agrave; l&#39;interaction pr&eacute;c&eacute;demment identifi&eacute;e d&#39;homologues mammif&egrave;res DNMT1 et EZH2. MET1 et MEA partagent des profils d&#39;expression qui se chevauchent dans les tissus reproducteurs avant et apr&egrave;s la f&eacute;condation, une condition sine qua non pour une interaction in vivo. Ce qui est important, un pourcentage beaucoup plus &eacute;lev&eacute; de cellules centrales initier de d&eacute;veloppement de l&#39;endosperme en l&#39;absence de f&eacute;condation dans mea-1/MEA ;&nbsp;Met1-3/MET1 par rapport aux plantes mutantes mea-1/MEA. En outre, m&eacute;thylation de l&#39;ADN aux loci PHERES1 et MEA, g&egrave;nes cibles imprim&eacute;s de la FIS-PRC2, &eacute;tait affect&eacute;e chez le mutant de mea-1 par rapport &agrave; des embryons de type sauvage. En conclusion, nos r&eacute;sultats sugg&egrave;rent un lien m&eacute;canique entre les deux principales voies &eacute;pig&eacute;n&eacute;tiques impliqu&eacute;es dans les histones et la m&eacute;thylation de l&#39;ADN chez les plantes par l&#39;interaction physique de MET1 avec la composante de base du FIS-PRC2 MEA. Cette action concert&eacute;e est pertinente pour la r&eacute;pression du d&eacute;veloppement de la graine en l&#39;absence de f&eacute;condation.

La M&eacute;d&eacute;e de prot&eacute;ines Polycomb group et l&#39;ADN m&eacute;thyltransf&eacute;rase MET1 interagissent pour r&eacute;primer le d&eacute;veloppement autonome de l&#39;endosperme chez Arabidopsis.

In piante fiorite, doppia fecondazione dei gameti femminili, l&#39;uovo e la cella centrale, avvia lo sviluppo del seme per dare origine a un embrione diploide e l&#39;endosperma triploide. In assenza di fecondazione, i semi indipendente dalla fecondazione Polycomb Repressive Complex 2 (FIS-PRC2) reprime questo processo di sviluppo di metilazione dell&#39;istone di alcuni geni bersaglio. I geni di classe indipendente dalla fecondazione SEED (FIS) MEDEA (MEA) e indipendente dalla fecondazione ENDOSPERMA (FIE) codificano due dei componenti principali di questo complesso. Inoltre, la metilazione del DNA stabilisce e mantiene la repressione delle attivit&agrave; del gene, per esempio tramite DNA METHYLTRANSFERASE1 (MET1), che mantiene la metilazione dei residui CpG simmetriche. Qui, ci dimostrano che Arabidopsis MET1 interagisce con MEA in vitro e in un dosaggio di due-ibrido di lievito, simile all&#39;interazione precedentemente identificato degli omologhi dei mammiferi DNMT1 ed EZH2. MET1 e MEA condividere sovrapposizione pattern di espressione in tessuti riproduttivi prima e dopo la fecondazione, un prerequisito per un&#39;interazione in vivo. Soprattutto, una percentuale molto pi&ugrave; elevata di celle centrale avviare lo sviluppo di endosperma in assenza di fecondazione nel mea-1/MEA;&nbsp;met1-3/MET1 rispetto alle piante mutanti mea-1/MEA. Inoltre, la metilazione del DNA a loci PHERES1 e MEA, geni bersaglio impresso di FIS-PRC2, &egrave; stata colpita in mutante mea-1 rispetto al wild-type embrioni. In conclusione, i nostri dati suggeriscono un collegamento meccanicistico tra due principali percorsi epigenetici coinvolti in istone e metilazione del DNA nelle piante di interazione fisica di MET1 con il componente di nucleo FIS-PRC2 MEA. Questa azione concertata &egrave; rilevante per la repressione del sviluppo del seme in assenza di fecondazione.

Il MEDEA di proteine Polycomb group e il DNA metiltransferasi MET1 interagiscono per reprimere lo sviluppo autonomo endosperma in Arabidopsis.

TBP-Associated Factors (TAFs) are components of complexes like TFIID, TFTC, SAGA/STAGA and SMAT that are important for the activation of transcription, either by establishing the basic transcription machinery or by facilitating histone acetylation. However, in Drosophila embryos several TAFs were shown to be associated with the Polycomb Repressive Complex 1 (PRC1), even though the role of this interaction remains unclear. Here we show that in Arabidopsis TAF13 interacts with MEDEA and SWINGER, both members of a plant variant of Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2). PRC2 variants play important roles during the plant life cycle, including seed development. The taf13 mutation causes seed defects, showing embryo arrest at the 8-16 cell stage and over-proliferation of the endosperm in the chalazal region, which is typical for Arabidopsis PRC2 mutants. Our data suggest that TAF13 functions together with PRC2 in transcriptional regulation during seed development.

TAF13 interacts with PRC2 members and is essential for Arabidopsis seed development.

Les facteurs associ&eacute;s &agrave; TBP (TAF) sont des composants des complexes comme TFIID, TFTC, SAGA/STAGA et SMAT, qui sont importants pour l&#39;activation de la transcription, en &eacute;tablissant le m&eacute;canisme de base transcription ou en facilitant l&#39;ac&eacute;tylation des histones. Cependant, dans des embryons de drosophile TAF plusieurs se sont r&eacute;v&eacute;l&eacute;s &ecirc;tre associ&eacute;e &agrave; la Polycomb r&eacute;pressives complexe 1 (PRC1), m&ecirc;me si le r&ocirc;le de cette interaction reste incertaine. Ici, nous montrons que dans Arabidopsis TAF13 interagit avec M&eacute;d&eacute;e et le fouet, les deux membres d&#39;une variante de la plante de Polycomb r&eacute;pressives complexe 2 (PRC2). PRC2 variantes jouent un r&ocirc;le important pendant la dur&eacute;e de vie des plantes, y compris le d&eacute;veloppement de la graine. La mutation de taf13 provoque des d&eacute;fauts de semences, montrant l&#39;arrestation de l&#39;embryon au stade de cellules et over-proliferation de l&#39;endosperme dans la r&eacute;gion chalazale, qui est typique pour des mutants d&#39;Arabidopsis PRC2 8-16. Nos donn&eacute;es sugg&egrave;rent que TAF13 fonctionne avec PRC2 de r&eacute;gulation transcriptionnelle au cours du d&eacute;veloppement de la graine.

TAF13 interagit avec les membres de PRC2 et est essentiel pour le d&eacute;veloppement de la graine Arabidopsis.

Fattori associati a TBP (TAFs) sono componenti di complessi come TFIID, TFTC, SAGA/STAGA e SMAT che sono importanti per l&#39;attivazione della trascrizione, che istituisce il meccanismo di trascrizione base oppure facilitando l&#39;acetilazione dell&#39;istone. Tuttavia, negli embrioni della drosofila TAFs diversi hanno dimostrato di essere associati con il Polycomb Repressive complesso 1 (PRC1), anche se resta poco chiaro il ruolo di questa interazione. Qui vi mostriamo in Arabidopsis TAF13 interagisce con MEDEA e SWINGER, entrambi i membri di una variante di pianta di Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2). PRC2 varianti giocano un ruolo importante durante il ciclo di vita della pianta, compreso lo sviluppo del seme. La mutazione taf13 provoca difetti di seme, mostrando arresto di embrione a 8-16 cellule palco e proliferazione di endosperma nella regione di chalazal, che &egrave; tipica per i mutanti di Arabidopsis PRC2. I nostri dati suggeriscono che TAF13 funzioni insieme PRC2 nella regolazione trascrizionale durante lo sviluppo del seme.

Article	Year
The Arabidopsis thaliana MEDEA Polycomb group protein controls expression of PHERES1 by parental imprinting. Nature genetics\| PubMed ID: 15619622	2005
The RPN1 subunit of the 26S proteasome in Arabidopsis is essential for embryogenesis. The Plant cell\| PubMed ID: 16169895	2005
Dynamic regulatory interactions of Polycomb group genes: MEDEA autoregulation is required for imprinted gene expression in Arabidopsis. Genes & development\| PubMed ID: 16651654	2006
Positive darwinian selection at the imprinted MEDEA locus in plants. Nature\| PubMed ID: 17637669	2007
The FERONIA receptor-like kinase mediates male-female interactions during pollen tube reception. Science (New York, N.Y.)\| PubMed ID: 17673660	2007
Stearoyl-acyl carrier protein desaturases are associated with floral isolation in sexually deceptive orchids. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America\| PubMed ID: 21436056	2011
Identification of a DNA methylation-independent imprinting control region at the Arabidopsis MEDEA locus. Genes & development\| PubMed ID: 22855791	2012
The Polycomb group protein MEDEA and the DNA methyltransferase MET1 interact to repress autonomous endosperm development in Arabidopsis. The Plant journal : for cell and molecular biology\| PubMed ID: 23146178	2013
TAF13 interacts with PRC2 members and is essential for Arabidopsis seed development. Developmental biology\| PubMed ID: 23506837	2013

Valeria Gagliardini

Biography

JoVE Journal Publications

Other Publications