Interplay between plant cell walls and Jasmonate production

Abstract

Jasmonoyl-isoleucine (JA-Ile) is crucial in regulating plant growth and acclimation to the environment, but the intracellular processes triggering its production remain unclear. This work presents evidence suggesting that mechanical and osmotic regulation of turgor pressure serves as a trigger for JA-Ile biosynthesis. Cell wall mutant alleles in KORRIGAN1 (KOR1) exhibited elevated JA-Ile levels in seedling roots due to enlarged cortex cells exerting pressure on inner tissues. Restoration of KOR1 function in cortex cells, isolation of a genetic kor1 suppressor, and reduction of turgor pressure through hyperosmotic treatments eliminated JA-Ile signaling. Conversely, hypoosmotic treatment activated JA-Ile signaling in the wild type. Ectopic JA-Ile signaling in kor1 roots did not affect local growth or defense responses but redirected root growth towards sites with higher water availability. Additionally, root-derived JA-Ile signals impacted growth and defense responses in the shoots.

Jasmonoyl-isoleucin (JA-Ile) ist ein wichtiger Regulator pflanzlicher Wachstums- und Stressreaktionen. Jedoch ist unklar, welche intrazellulären Prozesse die JA-Ile Produktion auslösen. Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen vermuten, dass die mechanische und osmotische Regulation des Turgordrucks als Auslöser für die JA-Ile-Biosynthese dient. Zellwandmutanten in KORRIGAN1 (KOR1) wiesen erhöhte JA-Ile-Level in den Wurzeln aufgrund vergrößerter Kortexzellen auf. Die Wiederherstellung der KOR1-Funktion in Kortexzellen, ein genetischer kor1-Suppressor und die Reduktion des Turgordrucks durch hyperosmotische Behandlung beseitigten die JA-Ile-Signale. Umgekehrt aktivierten hypoosmotische Behandlungen die JA-Ile-Signaltransduktion im Wildtyp. Erhöhte JA-Ile-Level in kor1-Wurzeln beeinträchtigten weder das lokale Wachstum noch die Abwehrreaktionen, aber dirigierten das Wurzelwachstum zu Arealen mit höherer Wasserverfügbarkeit und beeinflussten Wachstum und die Abwehrfähigkeit in den Sprossen.