Expanding roles for pectins in plant development

Abstract

Pectins are complex cell wall polysaccharides important for many aspects of plant development. Recent studies have discovered extensive physical interactions between pectins and other cell wall components, implicating pectins in new molecular functions. Pectins are often localized in spatially-restricted patterns, and some of these non-uniform pectin distributions contribute to multiple aspects of plant development, including the morphogenesis of cells and organs. Furthermore, a growing number of mutants affecting cell wall composition have begun to reveal the distinct contributions of different pectins to plant development. This review discusses the interactions of pectins with other cell wall components, the functions of pectins in controlling cellular morphology, and how non-uniform pectin composition can be an important determinant of developmental processes.

The Multifaceted Role of Pectin Methylesterase Inhibitors (PMEIs)

“…PME-mediated changes in methyl-esterification of HG have been shown to affect various vegetative and reproductive stages of plant development (for reviews, see [ 6 , 7 ]). Therefore, we aim to give an overview of the latest results of molecular studies on PMEIs in plant development.…”

“…The mechanical properties of cell walls have been proposed to play a key role in plant morphogenesis and the control of organ outgrowth [ 7 , 109 , 110 ]. Organ morphogenesis requires a transition from isotropic growth of undifferentiated cells to anisotropic growth pattern, which is dependent on local cell wall loosening and stiffening by e.g., modification of cell wall components.…”

“…In dicots and non-graminaceous plants, pectins constitute about 35% of primary cell walls, whereas in grasses only 2–10% of primary walls are pectic polysaccharides [ 2 ]. Pectin has been shown to play roles controlling cell wall porosity [ 3 ], cell elongation [ 4 ], and cell adhesion [ 5 ] and constitutes an important factor in plant development (for reviews see [ 6 , 7 ]).…”

Plant Cell Wall in Symbiotic Interactions. Pectins

“…Пектины образуют семейство полисахаридов, богатых галактуроновой кислотой, включая гомогалактуронан (ГГ), рамногалактуронан-I (РГ-I) и замещенный галактуронан, рамногалактуронан-II (РГ-II), некоторые клеточные стенки растений также содержат дополнительные замещенные галактуронаны, известные как апигалактуронан и ксилогалактуронан (16)(17)(18). Пектиновые полисахариды обладают многочисленными функциями в растениях: способствуют клеточной адгезии посредством, например, димеризации РГ-II и сшивания ГГ; влияют на образование вторичных стенок в волокнах и древесине; создают резервуар олигосахаридных сигнальных молекул, важных для роста, развития и защитных реакций растений; обеспечивают ионный транспорт и водный режим в качестве гидратирующих полимеров, влияют на прорастание семян (17,19,20). В результате многолетних исследований были получены моноклональные антитела, которые распознают различные пектиновые полимеры в клеточной стенке растений.…”

“…Функции боковых цепей РГ-I по-прежнему в основном неясны. Для арабиновых и галактановых боковых цепей РГ-I характерны четкие и часто взаимоисключающие закономерности локализации; в целом арабинан, как правило, преобладает в более молодых клетках, в то время как во время роста растяжением клеток обычно выше доля галактана (19,21,23,62,63). Замена арабинанов галактанами в эпидермальных клетках указывает на переход к дифференцировке этих клеток и делает клеточные стенки менее гибкими и более устойчивыми к деградации.…”