Regulace rovnováhy mezi buněčným dělením a diferenciací buněk představuje zásadní kontrolní mechanismus ve vývoji všech vícebuněčných organismů. Rostlinné hormony se významně podílí na regulaci této rovnováhy v apikálním kořenovém meristému (RAM). Interakce mezi cytokininy a auxinem řídí formovaní budoucího řídícího centra RAM, tzv. klidového centra (QC) již v embryonálním vývoji (1). Během post-embryonálního vývoje je dělení kmenových buněk a jejich diferenciace závislá na tvorbě apikálně-bazálního gradientu auxinu (2). Auxin řídí expresi transkripčních faktorů PLETHORA (PLT), které interagují s dalšími regulátory SCARECROW (SCR) a SHORTROOT (SHR) (3). Aktivita kmenových buněk v kolumele je regulována WUS-RELATED HOMEOBOX 5 (WOX5) (4) a na posttranskripční úrovni CLE peptidy (5,6). Pro rovnováhu mezi buněčným dělením a diferenciací je také zásadní protichůdné působení auxinu a cytokininů v místě tzv. transientní zóny RAM (7,8).
Kromě CK a auxinu byla na základě matematického modelu předpovězena důležitá regulační funkce dalšího fytohormonu etylénu (9). Zvýšené množství etylénu způsobuje abnormální dělení buněk QC a formování dalších vrstev kolumely (10). Naše předchozí studie ukázala, že CK zvyšuje hladiny etylénu specificky v kořeni a že etylénová biosyntéza ovlivňuje velikost RAM (11). Naše předběžné analýzy dále ukazují, že do CK signální dráhy vstupuje kromě CK také etylén a to zejména prostřednictvím etylénového receptoru ETR1 a jeho interakce s CK receptory AHK2 a AHK3 (Zdarska et al, nepublikováno). V tomto projektu plánujeme adaptovat metodu „life imaging“ vyvinutou v laboratoři prof. Meyerowitze (12) na studium vývoje RAM a blíže objasnit jakou úlohu má interakce mezi CK a etylénem na rovnováhu mezi buněčným dělením a diferenciací. Pomocí vybraných reportérů (např. PSCR::GFP, PSHR::GFP PWOX5::GFP, PPLT1,2::GFP, PCLE40::GFP, PACR4::GFP) budeme sledovat vliv CK a etylénu na expresi těchto důležitých regulátorů i) okamžitě po exogenní aplikaci CK nebo etylénu ii) v mutantním pozadí CK a etylenové signální dráhy (zejména ahk2 ahk3 etr1-1; ahk2 ahk3 etr1-7; ahk2 ahk3 ein2-1; ahk2 ahk3 ein3-1) a/nebo iii) v liniích s regulovatelnou expresí CK nebo etylénových receptorů prostřednictvím indukovatelných amiRNA (detailněji viz kapitola 4).

Publikace