3D cellular morphometrics of ovule primordium development in Zea mays reveal differential division and growth dynamics specifying megaspore mother cell singleness
2023
Ouedraogo, Inès | Lartaud, Marc | Baroux, Célia | Mosca, Gabriella | Delgado, Luciana | Leblanc, Oliver | Verdeil, Jean‐luc | Conéjéro, Geneviève | Autran, Daphné | Diversité, adaptation, développement des plantes (UMR DIADE) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Occitanie])-Université de Montpellier (UM) | Développement Adaptatif du Riz [AGAP] (DAR) ; Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier ; Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier ; Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM) | Universität Zürich [Zürich] = University of Zurich (UZH) | University of Rosario | Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier ; Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM) | Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad) | Institut des Sciences des Plantes de Montpellier (IPSIM) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier ; Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM) | ANR-10-INBS-04 | ANR-16-CE93-0002,IMAGO,Imagerie et modélisation de la croissance et de la plasticité des ovules chez les plantes(2016) | ANR-18-CE92-0041,CHROMOBREED,Role et régulation de l'hétérochromatine au cours de la reproduction chez le maïs, et utilisation en amélioration des plantes.(2018)
International audience
显示更多 [+] 显示较少 [-]英语. Introduction: Differentiation of spore mother cells marks the somatic-toreproductive transition in higher plants. Spore mother cells are critical for fitness because they differentiate into gametes, leading to fertilization and seed formation. The female spore mother cell is called the megaspore mother cell (MMC) and is specified in the ovule primordium. The number of MMCs varies by species and genetic background, but in most cases, only a single mature MMC enters meiosis to form the embryo sac. Multiple candidate MMC precursor cells have been identified in both rice and Arabidopsis, so variability in MMC number is likely due to conserved early morphogenetic events. In Arabidopsis, the restriction of a single MMC per ovule, or MMC singleness, is determined by ovule geometry. To look for potential conservation of MMC ontogeny and specification mechanisms, we undertook a morphogenetic description of ovule primordium growth at cellular resolution in the model crop maize. Methods: We generated a collection of 48 three-dimensional (3D) ovule primordium images for five developmental stages, annotated for 11 cell types. Quantitative analysis of ovule and cell morphological descriptors allowed the reconstruction of a plausible developmental trajectory of the MMC and its neighbors. Results: The MMC is specified within a niche of enlarged, homogenous L2 cells, forming a pool of candidate archesporial (MMC progenitor) cells. A prevalent periclinal division of the uppermost central archesporial cell formed the apical MMC and the underlying cell, a presumptive stack cell. The MMC stopped dividing and expanded, acquiring an anisotropic, trapezoidal shape.
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