A molecular mechanism for root thermomorphogenesis in Arabidopsis thaliana seedlings

Abstract

Global warming effect has received increasing attention worldwide. To cope with elevated ambient temperature, plants undergo thermomorphogenesis, with above ground adjustments mainly involving temperature sensitive cell elongation. However, temperature influence on root growth remains unclear. Below the heat stress threshold Arabidopsis thaliana seedlings respond to elevated temperature by promoting primary root elongation , possibly enabling them to reach deeper soil layers with better water saturation . In this study, I propose that: 1. Roots possess an autonomous system that can sense and respond to temperature cues independently of the shoot. 2. An unidentified root thermosensor uses auxin as a messenger to convey temperature information, stimulating cell division in the root apical meristem through local auxin biosynthesis and temperature sensitive polar auxin transport. 3. The effects of thermotropism differ between Arabidopsis and maize. A positive thermotropi c effect could only be observed in maize.

Die globale Erwärmung hat weltweit zunehmend Aufmerksamkeit erlangt. Daher gilt es, die morphologische Anpassung von Pflanzen auf erhöhte Umgebungstemperaturen zu erforschen, welche als Thermomorphogenese bezeichnet wird . Arabidopsis thaliana Sämlinge reagieren auf erhöhte Temperaturen mit einer Hypokotyl und Primärwurzelverlängerung. Im Spross wird das hauptsächlich durch Zellverlängerung erreicht und in der Wurzel ist es unbekannt. Die Verlängerung der Primärwurzeln führt möglicherweise dazu, tiefere Bodenschichten mit besserer Wassersättigung zu erreichen. Die folgende Studie zeigt: 1. Wurzeln verfügen über ein autonomes System, welches unabhängig vom Spross Temperatursignale wahrnimmt und darauf reagiert. 2. Ein nicht identifizierter Wurzeltemperatursensor nutzt Auxin als Botenstoff zur Übermittlung von Informationen. Dabei wird die Zellteilung im Wurzelapikalmeristem durch lokale Auxinbiosynthese und deren polaren Transport stimuliert. 3. Zusätzlich konnte ein positiver thermotroper Wurzeleffekt bei Mais beobachtet werden, welcher bei Arabidopsis nicht eintrat.