トレハロース-6-リン酸シグナル伝達は、シロイヌナズナの横方向の根形成を調節します

植物の根は、水と栄養素の土壌を探索し、それにより植物のフィットネスと農業収量を決定し、地上の下部構造、水位、および世界の炭素隔離を決定します。土壌の植民地化には炭素とエネルギーの投資が必要ですが、砂糖とエネルギーのシグナル伝達が根の分岐とどのように統合されるかは不明です。ここでは、シグナル伝達経路の遺伝的および化学的変調を組み合わせて、糖小分子シグナルであるトレハロース-6-リン酸（T6P）がマスターキナーゼSNF1関連キナーゼ-1（SNRK1）とラパマイシンの標的を介して根分岐を調節することを示します（TOR）そして、植物ホルモンオーキシンの関与とともに。外側根（LR）のファウンダー細胞での遺伝的標的化と、1号線のT6Pプレキューサーの光活性化放出を介したT6Pレベルの増加は、T6PがSNRK1の調整された阻害とTORの活性化により根の分岐を増加させることを明らかにしています。LR形成のマスターレギュレーターであるオーキシンは、LR細胞におけるT6Pディグラーストレハローストレハロースリン酸ホスファターゼBを転写的にダウンレギュレートすることにより、このT6P機能に影響を与えます。私たちの結果は、「砂糖信号」T6PをSNRK1とオーキシンの下流の両方にリンクするLR形成のための調節エネルギーバランスネットワークを明らかにしています。

Plant roots explore the soil for water and nutrients, thereby determining plant fitness and agricultural yield, as well as determining ground substructure, water levels, and global carbon sequestration. The colonization of the soil requires investment of carbon and energy, but how sugar and energy signaling are integrated with root branching is unknown. Here, we show through combined genetic and chemical modulation of signaling pathways that the sugar small-molecule signal, trehalose-6-phosphate (T6P) regulates root branching through master kinases SNF1-related kinase-1 (SnRK1) and Target of Rapamycin (TOR) and with the involvement of the plant hormone auxin. Increase of T6P levels both via genetic targeting in lateral root (LR) founder cells and through light-activated release of the presignaling T6P-precursor reveals that T6P increases root branching through coordinated inhibition of SnRK1 and activation of TOR. Auxin, the master regulator of LR formation, impacts this T6P function by transcriptionally down-regulating the T6P-degrader trehalose phosphate phosphatase B in LR cells. Our results reveal a regulatory energy-balance network for LR formation that links the 'sugar signal' T6P to both SnRK1 and TOR downstream of auxin.