Umeå universitets logga

umu.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
The chromatin-modifying protein HUB2 is involved in the regulation of lignin composition in xylem vessels
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysiologisk botanik. Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Umeå Plant Science Centre (UPSC).
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Umeå Plant Science Centre (UPSC). Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysiologisk botanik.
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysiologisk botanik. Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Umeå Plant Science Centre (UPSC).ORCID-id: 0000-0002-8962-3778
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysiologisk botanik. Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Umeå Plant Science Centre (UPSC).ORCID-id: 0000-0001-7049-6978
Visa övriga samt affilieringar
2020 (Engelska)Ingår i: Journal of Experimental Botany, ISSN 0022-0957, E-ISSN 1460-2431, Vol. 71, nr 18, s. 5484-5494Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

PIRIN2 (PRN2) was earlier reported to suppress syringyl (S)-type lignin accumulation of xylem vessels of Arabidopsis thaliana. In the present study, we report yeast two-hybrid results supporting the interaction of PRN2 with HISTONE MONOUBIQUITINATION2 (HUB2) in Arabidopsis. HUB2 has been previously implicated in several plant developmental processes, but not in lignification. Interaction between PRN2 and HUB2 was verified by β-galactosidase enzymatic and co-immunoprecipitation assays. HUB2 promoted the deposition of S-type lignin in the secondary cell walls of both stem and hypocotyl tissues, as analysed by pyrolysis-GC/MS. Chemical fingerprinting of individual xylem vessel cell walls by Raman and Fourier transform infrared microspectroscopy supported the function of HUB2 in lignin deposition. These results, together with a genetic analysis of the hub2 prn2 double mutant, support the antagonistic function of PRN2 and HUB2 in deposition of S-type lignin. Transcriptome analyses indicated the opposite regulation of the S-type lignin biosynthetic gene FERULATE-5-HYDROXYLASE1 by PRN2 and HUB2 as the underlying mechanism. PRN2 and HUB2 promoter activities co-localized in cells neighbouring the xylem vessel elements, suggesting that the S-type lignin-promoting function of HUB2 is antagonized by PRN2 for the benefit of the guaiacyl (G)-type lignin enrichment of the neighbouring xylem vessel elements.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Oxford University Press, 2020. Vol. 71, nr 18, s. 5484-5494
Nyckelord [en]
Arabidopsis, cell wall chemistry, HUB2, lignin, PIRIN2, syringyl-type lignin, xylem vessels
Nationell ämneskategori
Botanik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:umu:diva-176306DOI: 10.1093/jxb/eraa264ISI: 000577073500017PubMedID: 32479638Scopus ID: 2-s2.0-85096472238OAI: oai:DiVA.org:umu-176306DiVA, id: diva2:1498723
Tillgänglig från: 2020-11-05 Skapad: 2020-11-05 Senast uppdaterad: 2023-03-24Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. New regulators of xylem lignification in arabidopsis
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>New regulators of xylem lignification in arabidopsis
2020 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

The ability of land plants to grow upright, bear their own weight and withstand adverse environmental conditions is largely dependent on the secondary xylem tissues of the stem. The xylem cells acquire thick secondary cell walls which are composed of cellulose, hemicellulose and lignin. The chemical structure of lignin renders the secondary cell wall rigid and waterproof, facilitating the transport of water and solutes through the vascular system. Lignin is a polyphenolic polymer composed of three different types of lignin units, guaiacyl (G), syringyl (S) and p-hydroxyphenyl (H), derived from the coniferyl, sinapyl and p-coumaryl alcohol, respectively. Lignin biosynthesis, monolignol transport and lignin polymerization (collectively called as ”lignification”) are controlled by numerous transcription factors and other regulators.

This thesis work uncovers three novel regulators of lignification in the secondary xylem tissues of Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) stem and hypocotyl. The cupin domain containing protein PIRIN2 (PRN2) suppresses S-type lignin accumulation. PRN2 functions in a non-cell-autonomous fashion: it is expressed in the cells next to the xylem vessel elements, but affects the lignin composition of the vessel and fiber cell walls of the neighbouring cells. Two protein interactors of PRN2 are characterized here in connection to lignification. Opposite to the function of PRN2, the chromatin-modifying protein HISTONE MONOUBIQUITINATION2 (HUB2) promotes S-type lignin deposition. In line with this, PRN2 and HUB2 antagonistically regulate the expression of FERULATE-5-HYDROXYLASE1 which encodes the key S-type lignin-biosynthetic enzyme. Possibly, PRN2 antagonizes the S-lignin promoting function of HUB2 to ensure that the cell walls of the vessel elements get enriched in G-type lignin. Finally, identification of a potential diurnal modulator of lignin biosynthesis is described in this work. The PRN2-interacting basic helix-loop-helix transcription factor (PIB) does not influence the lignin content or composition of the secondary cell walls. However, PIB affects the diurnal expression pattern and promoter activity of some lignin-biosynthetic genes. Altogether, PRN2, HUB2 and PIB highlight the importance of intercellular co-operation in lignification, and uncover novel regulatory aspects of this process.

Abstract [sv]

Växternas förmåga att växa upprätt, bära sin egen vikt och tåla ogynnsamma miljöförhållanden styrs till stor del av stammens vaskulär vävnad som består av floem- och xylemceller. Xylemceller ackumulerar tjocka sekundära cellväggar som är sammansatta av cellulosa, hemicellulosa och lignin. Den kemiska strukturen hos lignin gör cellväggen styv och vattentät, vilket möjliggör transport av vatten och näringsämnen genom det vaskulära systemet. Lignin är en polyfenol som består av tre olika typer av lignin enheter: guaiacyl (G), syringyl (S) och p-hydroxyfenol (H). Lignin biosyntes, monolignol transport och lignin polymerisering (kollektivt kallad som "lignifiering") styrs av ett flertal transkriptionsfaktorer och andra regulatorer.

Denna avhandling avslöjar tre nya regulatorer av lignifiering i xylemvävnader av Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) stam och hypokotyl. Genetiska och kemiska analyser avslöjade ett nytt protein, PIRIN2 (PRN2), som dämpar S-typ lignin ackumulering. PRN2 fungerar på ett icke-cell-autonomt sätt: det uttrycks i cellerna bredvid xylemkärlselement, men påverkar ligninsammansättningen hos de angränsande kärlens cellväggar. I avhandlingsarbetet identifierades och karakteriserades också två andra proteiner som interagerar med PRN2 i lignifiering. I motsats till funktionen av PRN2, det kromatin-modifierande HISTONE MONOUBIQUITINATION2 (HUB2) främjar S-typ lignin ackumulering. I linje med detta reglerar PRN2 och HUB2 antagonistiskt uttrycket av FERULATE-5-HYDROXYLASE1 som kontrollerar biosyntes av S-typ lignin. Det verkar troligt att PRN2 motverkar S-lignin främjande funktion av HUB2 för att säkerställa anrikning av G-typ lignin i kärlelementens cellväggar. Slutligen beskrivs här en helix-loop-helix transkriptionsfaktor (PIB) som potentiellt modulerar lignin biosyntes enligt dygnsrytmen. PIB påverkar inte lignin innehållet eller sammansättningen av de sekundära cellväggarna men påverkar tajmningen av genuttrycket och promotoraktiviteten hos vissa lignin-biosyntetiska gener. Sammantaget belyser PRN2, HUB2 och PIB vikten av intercellulärt samarbete i lignifiering och avslöjar nya regleringsaspekter av denna process.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Umeå: Umeå University, 2020. s. 70
Nyckelord
Xylem, lignin, Arabidopsis, secondary cell wall, transcriptional regulation, lignin-biosynthetic gene, S/G lignin ratio
Nationell ämneskategori
Naturvetenskap Utvecklingsbiologi
Identifikatorer
urn:nbn:se:umu:diva-176654 (URN)978-91-7855-429-4 (ISBN)978-91-7855-428-7 (ISBN)
Disputation
2020-12-10, KBC Glasburen (KBC Focus Environment), KBC huset, Umeå, 10:00 (Svenska)
Opponent
Handledare
Tillgänglig från: 2020-11-19 Skapad: 2020-11-12 Senast uppdaterad: 2020-11-17Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(2583 kB)227 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 2583 kBChecksumma SHA-512
e191331c7ed497dd57b1cfa9d8266af4019c57b1e89541959f8c36f871a131000f97bb19340bb82c584e20f9c4e6711a25caaffd02ea0c1358491b89aca88792
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextPubMedScopus

Person

Zhang, BoSztojka, BernadetteSeyfferth, CarolinEscamez, SachaChantreau, MaximeBakó, LászlóDelhomme, NicolasGorzsás, AndrásTuominen, Hannele

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Zhang, BoSztojka, BernadetteSeyfferth, CarolinEscamez, SachaMiskolczi, PalChantreau, MaximeBakó, LászlóDelhomme, NicolasGorzsás, AndrásBhalerao, Rishikesh P.Tuominen, Hannele
Av organisationen
Institutionen för fysiologisk botanikUmeå Plant Science Centre (UPSC)Kemiska institutionen
I samma tidskrift
Journal of Experimental Botany
Botanik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 227 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
pubmed
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
pubmed
urn-nbn
Totalt: 390 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf