Gravity‐induced PIN3b polarization redirects auxin fluxes and transcriptional reprogramming to drive tension wood formation in Populus

淀粉体 向重力性 细胞生物学 木质部 回转器 生长素 化学 生物物理学 中柱周期 叶尖生长 生物 张力(地质) 极性(国际关系) 植物 心理压抑 分生组织 抑制因子 电池极性 形态发生 韧皮部 转录因子 抄写(语言学) 骨骺 环空(植物学) 单胺类 黄化 卷曲 假根 Wnt信号通路 解剖 牵引力 外胚层 极化(电化学) 原肠化
作者
Miao Zhang,Ning Zhou,Xiao Li,Siwei Lv,Zijian Gong,Changzheng Xu,Keming Luo,Mengzhu Lu,Jinshan Gui
出处
期刊:Journal of Integrative Plant Biology [Wiley]
卷期号:68 (11): 3962-3976 被引量:2
标识
DOI:10.1111/jipb.70325
摘要

Tension wood formation enables angiosperm trees to maintain upright growth through asymmetric secondary xylem development; yet, the primary physical signal that initiates this process remains unclear. Here, using Populus as a model system, we experimentally decoupled gravitational orientation from mechanical strain through clinostat rotation and controlled stem bending. We show that a persistent gravity vector is essential for tension wood (TW) induction, whereas mechanical strain alone is insufficient. Gravity perception in secondary growth stems is associated with endodermal amyloplast sedimentation and coincides with gravity-dependent lateral repolarization of the auxin efflux carrier PIN3b. This polarity shift establishes a sustained auxin maximum on the upper side of the cambial cylinder and leads to coordinated transcriptional repression of regulators controlling cambial cell proliferation, vessel differentiation, and lignification. Targeted reactivation of individual auxin-repressed transcription factors in TW-forming tissues selectively restores these developmental outputs, demonstrating that tension wood formation is genetically modular rather than governed by a single unified program. Together, these findings define a gravity-driven signaling pathway linking gravity perception to hormone transport polarity and cambial fate specification, extending classical models of gravitropism to secondary growth and providing a molecular basis for adaptive wood formation and the engineering of wood properties.
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