Signal transduction, cell division, differentiation and development: towards unifying mechanisms for pattern formation in plants

Abstract

The elaboration of plant form and function depends on the ability of a plant cell to divide and differentiate. The decisions of individual cells to enter the cell cycle, maintain proliferation competence, become quiescent, expand, differentiate, or die depend on cell-to-cell communication and on the perception of various signals. These signals can include hormones, nutrients, light, temperature, and internal positional and developmental cues. In recent years, progress has been made in understanding the molecular control of plant pattern formation, especially in the model plant Arabidopsis thaliana. Furthermore, specific genes have been found that are necessary for normal pattern formation and the control of the rates of cell division and differentiation. Cloning of these genes is revealing the molecular basis of plant pattern formation and the key players on plant signal transduction systems.Key words: cell differentiation, developmental genetics, transduction pathways.Transdução de sinal, divisão celular, diferenciação e desenvolvimento: mecanismos unificadores para padrão de formação em plantas: A elaboração da forma e função das plantas depende da habilidade de a célula vegetal dividir-se e diferenciar-se. As decisões tomadas por células individuais de entrar em divisão, manter a proliferação, tornarem-se quiescentes, expandir, diferenciar ou morrer, dependem da comunicação intercelular e da percepção de vários sinais. Esses podem incluir hormônios, nutrientes, luz, temperatura e/ou outros indicadores de posicionamento interno. Recentemente, têm sido alcançados progressos na compreensão do controle molecular da formação de padrões de desenvolvimento em plantas, especialmente na planta-modelo Arabidopsis thaliana. Adicionalmente, genes específicos têm sido identificados como necessários para a formação de padrões normais e para o controle das taxas de divisão e diferenciação. A clonagem de tais genes tem revelado a base molecular da formação de padrão em plantas e identificado os principais elementos nos sistemas de transdução em vegetais.Palavras-chave: desenvolvimento genético, diferenciação celular, vias de transdução.

Rhizoid formation inValonia(Siphonocladales, Chlorophyceae)

“…It starts with the recognition of a signal from inside or outside the cell followed by transduction of such signal to the area of interest wherein a coordinated action of genes facilitates reorganization of cytoskeletons and organelles toward creation of an entirely different cell (Kost et al 2002). Stimuli include hormones and external physical and chemical signals (Dornelas 2003;Ramirez-Parra et al 2005). Understanding cell differentiation provides important information regarding multicellularity, adaptation and diversity.…”