Mechanisms of auxin-regulated root elongation in Arabidopsis thaliana: the function of auxin coreceptor IAA17/AXR3 and its downstream targets

Abstract

Kubalová, 2025 PhD thesis Abstract Auxin, a key phytohormone, plays a central role in regulating plant development, particularly in cell elongation. Root cell elongation is essential for plant growth, nutrient uptake, and adaptation to environmental changes. While the involvement of auxin in regulating root cell elongation, including its inhibitory effects on root growth, is well-established, the molecular and physiological mechanisms underlying these processes remain poorly understood. To address this knowledge gap, we combined transcriptomic profiling, microscopy techniques, bioinformatics, genetic, and biochemical approaches to investigate how the nuclear auxin pathway regulates Arabidopsis thaliana root cell elongation. In the first part of this study, we focused on the role of the auxin coreceptor INDOLE-3-ACETIC ACID 17/AUXIN RESISTANT 3 (IAA17/AXR3) in root development. We demonstrated that overexpression of the dominant form of IAA17/AXR3 (AXR3-1) initially resulted in a significant promotion of root cell elongation, a process that required the nuclear localization of AXR3-1. Additionally, we showed that AXR3-1 plays a time- and dose-dependent role in root development and functions exclusively through its role in the nuclear auxin pathway. Furthermore, the study highlighted the interplay of nuclear...

Kubalová, 2025 PhD thesis Abstract in Czech language Klíčový fytohormon auxin hraje ústřední roli v regulaci vývoje rostlin, zejména při prodlužování buněk. Prodlužování buněk v kořeni je zásadní pro růst a příjem živin rostlin či adaptaci na změny prostředí. Zatímco zapojení auxinu do regulace prodlužování buněk kořene je dobře prozkoumané včetně jeho inhibičních účinků na růst kořene, molekulární a fyziologické mechanismy, které tyto procesy podmiňují, nejsou stále dostatečně popsané. Pro zaplnění této mezery ve znalostech jsme zkombinovali transkriptomické profilování, mikroskopické techniky, bioinformatiku nebo genetické a biochemické přístupy k vysvětlení jak jaderná auxinová dráha reguluje prodlužování buněk kořene u Arabidopsis thaliana. V první části této studie jsme se zaměřili na roli auxinového koreceptoru INDOLE-3-ACETIC ACID 17/AUXIN RESISTANT 3 (IAA17/AXR3) ve vývoji kořene. Prokázali jsme, že nadměrná exprese dominantní formy IAA17/AXR3 (AXR3-1) vedla zpočátku k významnému podpoření prodlužování buněk kořene, což byl proces který vyžadoval jadernou lokalizaci AXR3-1. Dále jsme ukázali, že časování exprese i množství proteinu AXR3-1 hraje roli ve vývoji kořene a funguje výhradně prostřednictvím své role v jaderné auxinové dráze. Studie dále akcentovala souhru jaderné a cytoplazmatické auxinové...