1. Direct conversion of root primordium into shoot meristem relies on timing of stem cell niche development
- Author
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Pierre Hilson, Olga Rosspopoff, Liudmila Chelysheva, Julie Saffar, Lena Lecorgne, François Roudier, Richard Berthomé, Marco Da Costa, Delphine Gey, Vincent Colot, Erwann Caillieux, Philippe Rech, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AgroParisTech, Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Sorbonne Univiversité, Université Pierre et Marie Curie (Paris 6), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), UMS 2700, OMS, Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), institut de Biologie, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Laboratoire des interactions plantes micro-organismes (LIPM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Laboratoire Interaction des Plantes Microorganismes, UMR2594, Unité de recherche en génomique végétale (URGV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), project Regeneome of French Agence Nationale de la Recherche (ANR) : ANR-07-GPLA-011, Agence Nationale de la Recherche LabEx Saclay Plant Sciences-SPS : ANR-10-LABX-0040-SPS, Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Jean-Pierre Bourgin ( IJPB ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -AgroParisTech, Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ), Université Paris Diderot, Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ), Muséum National d’Histoire Naturelle ( MNHN ), Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) ( IBENS ), École normale supérieure - Paris ( ENS Paris ) -École normale supérieure - Paris ( ENS Paris ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), École normale supérieure - Paris ( ENS Paris ), Interactions plantes-microorganismes et santé végétale, Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université Nice Sophia Antipolis ( UNS ), Université Côte d'Azur ( UCA ) -Université Côte d'Azur ( UCA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), CNRS 8114, UMR INRA 1165, Plant Genome Research Unite, UEVE, Sorbonne Université (SU), Outils et Méthodes de la Systématique Intégrative (OMSI), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
0301 basic medicine ,Plant stem cell ,[ SDV.BV ] Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology ,Cytokinins ,Time Factors ,Transcription, Genetic ,Cell division ,transdifferentiation ,Meristem ,Plant Development ,Biology ,03 medical and health sciences ,chemistry.chemical_compound ,Plant Growth Regulators ,Gene Expression Regulation, Plant ,Auxin ,méristème racinaire ,Botany ,totipotency ,[SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology ,Primordium ,stem cell niche ,conversion ,Molecular Biology ,chemistry.chemical_classification ,manipulation génétique ,Gene Expression Profiling ,Lateral root ,fungi ,Gene Expression Regulation, Developmental ,food and beverages ,DNA Methylation ,root-to-shoot ,genetic manipulation ,Cell biology ,arabidopsis ,030104 developmental biology ,chemistry ,regeneration ,Cell Transdifferentiation ,Shoot ,Cytokinin ,Cell Division ,Developmental Biology - Abstract
To understand how the identity of an organ can be switched, we studied the transformation of lateral root primordia (LRP) into shoot meristems in Arabidopsis root segments. In this system, the cytokinin-induced conversion does not involve the formation of callus-like structures. Detailed analysis showed that the conversion sequence starts with a mitotic pause and is concomitant with the differential expression of regulators of root and shoot development. The conversion requires the presence of apical stem cells and only LRP at stages VI or VII can be switched. It is engaged as soon as cell divisions resume because their position and orientation differ in the converting organ compared to the undisturbed emerging LRP. By alternating auxin and cytokinin treatments, we showed that the root and shoot organogenetic programs are remarkably plastic because the status of the same plant stem cell niche can be reversed repeatedly within a set developmental window. Thus, the networks at play in the meristem of a root can morph in the span of a couple cell division cycles into those of a shoot, and back, through transdifferentiation.
- Published
- 2017
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