Ca2+ signature gates responsiveness to exogenous auxin in Arabidopsis roots

生长素 光遗传学 拟南芥 细胞生物学 去极化 化学 胞浆 串扰 突变体 信号转导 生物物理学 油菜素甾醇 避光 沟道视紫红质 植物细胞 刺激 钙信号传导 生物 细胞分裂 非正面反馈 拟南芥 冷敏 延伸率
作者
Huifang Song,Angel Baudon,Matthias Freund,Marek Randuch,Aleš Pěnčík,Ondřej Novák,Zhaohui He,Kerstin Kaufmann,Matthew Gilliham,Matthew Gilliham,Jiřı́ Friml,Rainer Hedrich,Shouguang Huang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1) 被引量:2
标识
DOI:10.1038/s41467-026-78361-8
摘要

Abstract Plants must continually balance growth with arrest, especially under stress. Auxin signaling acts as a central regulatory hub in this process, yet the mechanisms that dynamically tune early auxin signalling in real time remain unknown. Here, we used the light-gated, Ca 2+ -permeable Channelrhodopsin 2 variant XXM2.0 to optogenetically impose defined Ca 2+ signatures on Arabidopsis root cells. Repetitive light activation triggered cytosolic Ca 2+ signals that in turn suppressed auxin-induced membrane depolarization and Ca 2+ transients. Moreover, prolonged optogenetic Ca 2+ stimulation affects auxin-responsive transcriptional reprogramming. As phenotypic output, reversible inhibition of root growth by suppressing cell division and elongation was observed. We further identify a candidate CaM7–CNGC14 module that likely mediates Ca 2+ -dependent gating of early auxin signalling. Our study thus introduces a synthetic biology approach to decompose calcium–auxin crosstalk in plant cells, and demonstrates that optogenetically imposed cytosolic Ca 2+ signals act as dynamic regulators of auxin susceptibility in roots.

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