A Tale of Two Sugars: Trehalose 6-Phosphate and Sucrose

Figueroa, Carlos María; Lunn, John E.

doi:10.1104/pp.16.00417

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“…Despite their common function in promoting growth in response to carbon availability, no direct interaction between T6P and TOR signaling has been identified (Figueroa and Lunn, 2016), which supports the view that T6P is mainly involved in Suc signaling, whereas TOR may be responsible for Glc signaling (Dobrenel et al, 2016), although independently of the HXK1-dependent Glc signaling pathway (Xiong et al, 2013).…”

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confidence: 57%

“…T6P is synthesized from UDP-Glc and Glc-6-P by T6P synthase (TPS) and hydrolyzed to trehalose by T6P phosphatase (TPP). It accumulates under conditions when Suc content is high and has been proposed to act as a signal for Suc availability (Nunes et al, 2013a;Yadav et al, 2014;Figueroa and Lunn, 2016). The role of T6P in regulating sourcesink interactions during plant development is further discussed by O'Hara et al (2013) and Griffiths et al (2016a).…”

mentioning

confidence: 99%

“…T6P inhibits the catalytic activity of SnRK1 in vitro and in vivo (Zhang et al, 2009). However, inhibition of SnRK1 by T6P requires a protein factor that is not present in mature tissues, and the interaction between SnRK1 and T6P is unlikely to be solely responsible for T6P effects (Figueroa and Lunn, 2016). SnRK1 acts at least partially via activation of the C/S1 group of bZIP transcription factors (Baena-González et al, 2007).…”

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Transitioning to the Next Phase: The Role of Sugar Signaling throughout the Plant Life Cycle

Wingler

2017

Plant Physiol.

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Transitioning to the Next Phase: The Role of Sugar Signaling throughout the Plant Life Cycle

Wingler

2017

Plant Physiol.

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“…The Suc-T6P nexus model postulates that T6P is both a signal and negative feedback regulator of Suc levels (Lunn et al, 2006;Yadav et al, 2014), regulating the production of Suc in source leaves (Martins et al, 2013; and the utilization of Suc for growth of sink organs (Schluepmann et al, 2003;Zhang et al, 2009). In Arabidopsis and other species, tps and tpp mutants show a diverse range of phenotypic defects, demonstrating that the pathway of trehalose biosynthesis is essential for normal growth and development (for review, see Figueroa and Lunn, 2016). Induced, short-term increases in T6P lead to inhibition of transitory starch breakdown in leaves at night (Martins et al, 2013).…”

Section: Metabolite Controlmentioning

confidence: 99%

Transitory Starch Metabolism in Guard Cells: Unique Features for a Unique Function

Santelia

Lunn

2017

Plant Physiol.

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This update focuses on the starch that accumulates in the guard cells that control stomatal pore size and thus the exchange of water vapor, CO 2 , and O 2 between the leaf and the atmosphere. Transitory starch in these cells plays a key role in determining the velocity of stomatal opening in the light. This significantly differs from the transitory starch in the mesophyll leaves, which acts primarily as a carbohydrate reserve to sustain plant metabolism during the night. We discuss how the unique function of transitory starch in guard cells is reflected in the timing of its deposition and mobilization, along with differences from mesophyll cells in the pathways and regulation of starch metabolism.Starch is a nonstructural polysaccharide synthesized inside plastids of plants and algae. It consists of two types of a-1,4-linked glucan polymers-amylose and amylopectin-that differ in chain length and frequency of a-1,6-branches. These polymers adopt complex secondary and tertiary structures that organize into insoluble, semicrystalline granules to store energy in a dense, osmotically inert form (Pfister and Zeeman, 2016).Starch is a vital substance for plants, both for shortand long-term storage of carbohydrates. In heterotrophic organs, such as potato tubers, cassava roots, cereal seed endosperm, and the stems of woody perennials, starch is synthesized in specialized amylopasts from imported sucrose (Suc) and stored over the seasons, or even for many years. Remobilization of this long-term storage starch takes place during seed germination, tuber sprouting, or regrowth, when photosynthesis has either not yet resumed or is insufficient to meet the demand for energy and carbon skeletons (Lloyd and Kossmann, 2015). In photosynthetic tissues, starch is synthesized in the chloroplasts of mesophyll cells during the day and remobilized at night to provide carbon and energy for maintenance and growth (Stitt and Zeeman, 2012). These short-term reserves, known as transitory starch, are formed directly from intermediates of the Calvin-Benson cycle in the light and when broken down at night provide substrates for respiration in the leaf and synthesis of Suc that can be exported to growing sink organs. Within the leaf epidermis, transitory starch is also present in the chloroplasts of the guard cells that surround the stomatal pore.

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“…Se ha propuesto que uno de los factores que afecta al momento de la aparición del GPA son las relaciones entre órganos fuente y órganos sumidero donde existe una removilización de azúcares y aminoácidos que se distribuyen hacia los órganos en desarrollo. La trehalosa-6-fosfato (Tre6P) es un intermediario en la biosíntesis de trehalosa, que además actúa como un metabolito señal importante para la regulación de la síntesis y degradación de azúcares, y está relacionado con KINASE1 (SnRK1) y TARGET DE RAPAMICINA (TOR), a su vez implicados en procesos de senescencia (Figueroa and Lunn, 2016;Thomas, 2013). AP2 podría estar regulando negativamente todos esos genes y así impidiendo el comienzo de la senescencia del SAM.…”

Section: La Sobreexpresión De Ap2 En El Meristemo Apical En Estadiosunclassified

La ruta FUL-AP2 y la longevidad de los meristemos en Arabidopsis thaliana. Bases moleculares y potencial biotecnológico

Fernandez¹

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A mis padres RESÚMENESLa ruta FUL-AP2 y la longevidad de los meristemos en Arabidopsis thaliana.Bases moleculares y potencial biotecnológico. RESUMENEl desarrollo de todos los órganos de la planta depende de la actividad de los meristemos y regiones adyacentes. Las plantas monocárpicas presentan un único ciclo reproductivo antes de su senescencia y muerte. La senescencia y muerte de estas plantas está precedida por una parada global de la proliferación de sus meristemos (GPA). De este modo, el número de flores/frutos que producen durante su vida depende de la actividad proliferativa de los meristemos apicales de las ramas y de cuando se produzca el GPA. El estudio de los mecanismos que controlan el GPA, así como un mayor conocimiento de los genes implicados en el mantenimiento de las células meristemáticas durante este proceso, proporcionaría herramientas muy útiles en los programas de mejora de cultivos para la obtención de variedades más productivas.EL GPA es un fenómeno descrito hace más de un siglo para varias plantas monocárpicas, y se han planteado diferentes hipótesis sobre los factores que lo desencadenan. Entre los factores propuestos se encuentran la existencia de relaciones fuente-sumidero o la regulación de la actividad meristemática por parte de los órganos reproductivos en desarrollo. Respecto al papel de los órganos reproductivos está bien definido un papel señalizador de las semillas en desarrollo, ya que la esterilidad de la planta o la poda de los frutos retrasan considerablemente el GPA. Por otro lado, en nuestro grupo se ha desvelado recientemente la que es probablemente la primera ruta genética propuesta de regulación de la longevidad del meristemo en plantas monocárpicas, y que incluye a los factores transcripcionales FRUITFULL (FUL) y APETALA2 (AP2) en el control temporal de este proceso en Arabidopsis thaliana. Esta ruta propone que con la edad los niveles de expresión del miR172 y de FUL aumentan como consecuencia de la reducción del miR156 y aumento de los factores de transcripción SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE (SPLs), que regulan la expresión de FUL. El aumento de la expresión de FUL y del miR172 produce la reducción de los niveles de AP2, que ocasiona la progresiva disminución de la expresión del gen de mantenimiento meristemático WUSCHEL (WUS), y por tanto, el cese de la actividad meristemática y aparición del GPA.En el capítulo 1 de esta tesis doctoral se ha pretendido profundizar en el estudio del control de la longevidad de los meristemos mediante la ruta FUL-AP2, identificando dianas moleculares o interactores de AP2.En el capítulo 2 hemos llevado a cabo el rastreo de diferentes poblaciones mutagenizadas buscando mutantes que a pesar de ser estériles tuvieran un GPA temprano, como punto de partida a la identificación de factores implicados en la vía de señalización entre semillas en desarrollo y meristemo apical, otra de las posibles rutas de regulación del GPA.En el capítulo 3 hemos desarrollado una serie de estrategias biotecnológicas que permiten aumentar la producció...

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A Tale of Two Sugars: Trehalose 6-Phosphate and Sucrose

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Transitioning to the Next Phase: The Role of Sugar Signaling throughout the Plant Life Cycle

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Transitory Starch Metabolism in Guard Cells: Unique Features for a Unique Function

La ruta FUL-AP2 y la longevidad de los meristemos en Arabidopsis thaliana. Bases moleculares y potencial biotecnológico

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