Characterization of the movement of a circadian protein in the temperature-dependent root synchronization of Arabidopsis thaliana

Abstract

El rellotge circadià està sincronitzat per senyals mediambientals externes, principalment la llum i la temperatura. Entendre com respon el rellotge circadià de la planta a les oscil·lacions de temperatura és crucial per comprendre la capacitat de resposta de la planta a l'entorn. En aquesta tesi doctoral, trobem una funció prevalent depenent de la temperatura de l'component de el rellotge d'Arabidopsis EARLY Flowering 4 (ELF4) en el rellotge circadià de l'arrel. En plantes en les quals l'àpex aeri s'ha eliminat, el rellotge pot funcionar en les arrels, tot i que exhibeix un període més curt i una fase avançada en comparació amb les arrels de plantes completes. Els assajos de microempelt mostren que ELF4 es mou des de l'àpex aeri per regular els ritmes en les arrels. El moviment de la proteïna ELF4 no transmet informació fotoperiòdica, sinó que és essencial per controlar el període de el rellotge circadià en l'arrel d'una manera depenent de la temperatura. Les baixes temperatures afavoreixen la mobilitat de ELF4, el que resulta en un rellotge de de ritme lent, mentre que les altes temperatures disminueixen el moviment, el que porta a un rellotge més ràpid. Per tant, el moviment de la proteïna ELF4 mòbil proporciona informació sobre la temperatura i ajuda a establir un diàleg entre l'àpex aeri i l'arrel de la planta per controlar el ritme circadià en l'arrel.

El reloj circadiano está sincronizado por señales medioambientales externas, principalmente la luz y la temperatura. Entender cómo responde el reloj circadiano de la planta a las oscilaciones de temperatura es crucial para comprender la capacidad de respuesta de la planta al medio ambiente. En esta Tesis Doctoral, encontramos una función prevalente dependiente de la temperatura del componente del reloj de Arabidopsis EARLY FLOWERING 4 (ELF4) en el reloj circadiano de la raíz. En plantas en las que el ápice aéreo se ha eliminado, el reloj puede funcionar correctamente en las raíces, aunque exhibe un período más corto y una fase avanzada en comparación con las raíces de plantas completas. Los ensayos de microinjerto muestran que ELF4 se mueve desde el ápice aéreo para regular los ritmos en las raíces. El movimiento de la proteína ELF4 no transmite información fotoperiódica, sino que es esencial para controlar el período del reloj circadiano en la raíz de una manera dependiente de la temperatura. Las bajas temperaturas favorecen la movilidad de ELF4, lo que resulta en un reloj de de ritmo lento, mientras que las altas temperaturas disminuyen el movimiento, lo que lleva a un reloj más rápido. Por lo tanto, el movimiento de la proteína ELF4 móvil proporciona información sobre la temperatura y ayuda a establecer un diálogo entre el ápice aéreo y la raíz de la planta para controlar el ritmo circadiano en la raíz.

The circadian clock is synchronized by external environment cues, mostly through light and temperature. Explaining how the plant circadian clock responds to temperature oscillations is crucial to understanding plant responsiveness to the environment. In this thesis, we found a prevalent temperature-dependent function of the Arabidopsis clock component EARLY FLOWERING 4 (ELF4) in the root clock. The clocks in roots are able to run properly in the absence of shoots although shoot excision leads to a shorter period and advanced phase in excised roots compared to entire roots. Micrografting assays show that ELF4 moves from shoots to regulate rhythms in roots. ELF4 movement does not convey photoperiodic information, but trafficking is essential for controlling the period of the root clock in a temperature-dependent manner. Low temperatures favour ELF4 mobility, resulting in a slow paced root clock, whereas high temperatures decrease movement, leading to a faster clock. Hence, the mobile ELF4 delivers temperature information and establishes a shoot-to-root dialogue that sets the pace of the clock in roots.