Molecular basis for regulation of cell wall pH in Arabidopsis thaliana

Abstract

Stěny rostlinných buněk jsou jednou z definujících částí rostlinné buňky. Vyznačují se schopností odolávat tlaku turgoru, dávat rostlinám jejich tuhost a zároveň dovolit rostlinným buňkám růst. Rostlinná buněčná stěna je kompozitní materiál, který se skládá z různých prvků, a proto nám znalost složení rostlinných buněčných stěn pomáhá pochopit dopad zmíněných změn pH. Změny vlastností buněčných stěn rostlin vedou ke změně rychlosti růstu rostlinných buněk. Hlavním příkladem změn vlastností stěny vyvolanými změnou pH je kyselý růst. Ačkoliv byl kyselý růst dlouhodobě studován, stále ještě zcela nerozumíme jeho mechanismům, protože jsme zatím neidentifikovali všechny činitele podílející se na kyselém růstu a naše schopnosti určovat pH apoplastu jsou omezené. Lokální fluktuace pH buněčné stěny vznikají v důsledku toho, že rostlinné orgány mají různé role a jsou ovlivňovány různorodými podněty. Navzdory skutečnosti, že v posledních dvou desetiletích byly vyvinuty nové techniky měření pH, jako jsou například geneticky kódované fluorescenční sondy, stále existuje potřeba vyššího časového a prostorového rozlišení analýzy pH. Klíčová slova: Arabidopsis, pH apoplastu, buněčný růst, teorie kyselého růstu, buněčná stěna, auxin, měření pH apoplastu

The cell wall is one of the defining parts of the plant cell. Cell walls resist turgor pressure, give plants their rigidity and still allow the cell to grow despite their stiffness. The plant cell wall is a composite material that consists of different elements; thus, the knowledge of the plant cell wall composition helps us understand the impact of the mentioned pH changes. Alterations of plant cell wall properties result in a change of plant cell growth rate. A prime example of this is the modification of wall properties by pH change, termed the acid growth. Although acid growth has been studied for a long time, we still do not fully understand the underlying mechanisms, as we have not yet identified all the agents involved in acid growth and our ability to determine apoplastic pH is limited. Local cell wall pH fluctuations arise also due to plant organs having different roles and being affected by a diverse range of stimuli. Despite the fact that new pH measurement techniques, such as genetically encoded fluorescent probes, were developed in the last two decades, there is still a need to provide a higher spatiotemporal resolution of pH analysis. Key words: Arabidopsis, apoplastic pH, cell growth, acid growth theory, cell wall, auxin, apoplastic pH measurement