No description available.

No description available.

For two centuries, questions about the origin of terrestrial plants and their impacts on the Earth systemhave occupied palaeobotanists. This essay attempts to synthesise the state of research to date, and outlineareas where major questions remain. Fossil evidence for land plants first appears in rocks of MiddleOrdovician age (~ 470 Ma), but it was not until the Devonian that vascular plants became the dominantgeobiological agents on the continents. Plants began as small organisms, lacking any vascular tissues,and essentially confined to wetlands. Key developments in their reproductive biology and the evolutionof mycorrhizal symbiosis subsequently enabled early plants to exploit a broader range of environments,enhancing water uptake and absorption of nutrients. In turn, the evolution of plant roots has significantlyimpacted terrestrial landscapes. The Devonian rise of plants led to a modification of the weathering rateand a sharp increase in the rate of mudrock production. This was driven by the impacts that plants exerted on watercourses, with the creation of meandering rivers and deltas that retained fine siliciclasticmaterials. This increase in weathering rate, combined with the development of leaves and the intensification of photosynthesis also had consequences for the carbon cycle and atmosphere, reducing the levelof CO2 and increasing that of O2 in the atmosphere. The increased proportion of oxygen and creation ofcombustible material is also thought to have led to the planets first wildfires, whilst the decrease in CO2lowered global temperatures. Via a complex set of feedbacks, these modifications may even have drivena series of anoxic events in the oceans, generating one of the five major mass extinctions at the end ofthe Devonian. / Paleobotanik är studien om fossiliserade växter. Då växter ursprungligen först saknades från jordens ytahar deras utveckling och kolonisering av kontinenterna (för 450 miljoner år sedan) haft många effekter.Ursprungligen var de första landväxter små och liknande modernt gräs. Deras små rötter begränsadedem till närvaron av vattenkällor (hav, flod, träsk…). En symbios med svampen (kallad mykorrhizalsymbios) underlättade landväxtens upptag av näring samt utvecklingen av djupare rötter, vilket ocksåunderlättade deras upptag av vatten. Då landväxter nu kunde migrera till torrare landskap har antaletlandväxter ökat med tiden. Det växande antalet landväxter var viktigt för bildningen av exempelvis kol,vilket är slutprodukten av dött växtmaterial som begravts och utsatts för höga tryck och temperaturförhållanden. Den geologiska perioden Karbon (359–299 miljoner år sedan) namngavs tack vare av denenorma andelen kol som kan dateras tillbaka till denna tid. Genom fotosyntes kan växter även absorbera CO2 och frigöra syre, och på så vis förändra atmosfärenssammansättning. På grund av högre syrehalter i atmosfären blev bränder ett allt vanligare fenomen eftersom det försågs med växter och syre som bränsle, som i sin tur även förbättrade bevarandet av frönoch växtvävnader i form av träkol. Oavsett om det är växtens frigöring av syre, minskning av CO2 (som är en växthusgas) eller genombränder, har uppkomst av landväxter haft en stor inverkan på atmosfärens sammansättning, och därföräven klimatet. På grund av en hastig nedgång av temperatur och syrehalt i haven mellan 450–375 miljoner år sedan (från 40 till 25 °C), utrotades nästan 75% av allt djurliv. Upphovet av denna massutrotning, genom försämringen av vattenkvalité, och uppkomsten av syrefritt vattenmiljöer tros bero på näringsläckage av jordar orsakat av ett ökat tillstånd av alger som spreds i samband med landväxters rotutveckling.

No description available.

<p>  </p> <p>The growth of land plants depends on a group of pluripotent stem cells in a tissue called the meristem. Seed plants initiate and maintain different types of meristems at the asexual sporophyte stage, and they generate sexual gametophytes, which are dependent on their sporophytes and are devoid of a meristem. In contrast, aside from forming indeterminate meristems at the sporophyte stage, seedless vascular plants, including ferns, also develop meristems in their gametophytes to drive gametophyte development and formation of sexual organs. To date, compared to the well-characterized cell behaviors and regulatory pathways in the meristems of seed plants, the molecular and cellular basis of meristem development in seedless ferns is still poorly understood. </p> <p>In several seed plants, the HAIRY MERISTEM (HAM) family transcription factors play important roles in maintaining the indeterminacy of shoot apical meristems and promoting the <em>de novo</em> formation of axillary meristems. In the first part of this dissertation, through constructing a comprehensive phylogeny, I found that HAM family members are widely present in land plants and duplicated in a common ancestor of flowering plants, leading to the formation of two distinct groups: type I and type II. In addition, HAM members from different seed plants and seedless plants are able to replace the roles of the Arabidopsis type-II <em>HAM</em> genes, maintaining established shoot apical meristems and promoting the initiation of new stem cell niches in Arabidopsis. Furthermore, preliminary functional studies of the <em>HAM </em>homolog (<em>CrHAM</em>) in the model fern<em> Ceratopteris richardii</em> suggest that CrHAM is required for maintaining the indeterminacy of multicellular meristems in Ceratopteris gametophytes. Collectively, these results indicate that HAM family members may serve as common regulators in control of meristem development in both seed plants and seedless vascular plants. </p> <p>In the remaining chapter of this dissertation, long-term time-lapse confocal imaging was performed using Ceratopteris stable transgenic plants, in which each individual cell (nucleus) was labelled with a fluorescent marker. Real-time lineage, identity, and division activity of each single cell from meristem initiation to establishment in Ceratopteris gametophytes were then determined. Additionally, cell fate and lineage alterations during <em>de novo</em> formation of new meristems were examined by mechanical perturbations. These quantitative analyses lead to the conclusion that in Ceratopteris gametophytes, initiation and proliferation of multicellular meristems relies on a few marginal cell lineages. Once established, the meristem maintains an actively dividing zone during gametophyte development. Within the meristem, cell division is independent of cell lineages and marginal cells are more actively dividing than inner cells. The meristem also triggers differentiation of adjacent cells into egg-producing archegonia in a position-dependent manner. </p> <p>In summary, this work provides insight into the evolution of key stem-cell regulators and advances the understanding of diversified meristem development in land plants. </p>

[Truncated abstract] Soils of Western Australian cropping regions are very low in phosphorous. White lupin, chickpea, and faba bean are being increasingly used in rotations with wheat on these soils. Yield of wheat after a legume crop is frequently higher than its yield after wheat. It has been reported that in addition to nitrogen, legumes can also contribute to improve the availability of phosphorous for the subsequent crops. This PhD research project aimed at optimising the economic returns of wheat-legume rotations through more efficient use of P fertiliser in the legume phase as well as enhanced availability of soil P in the subsequent wheat phase

Les plantes produisent une grande variété de produits naturels pour faire face aux conditions environnementales. Les enzymes de la famille CYP98 des cytochromes P450 sont des enzymes clés dans la production des composés dérivés de la voie des phénylpropanoïdes. Ces enzymes sont impliquées dans l'hydroxylation des esters phénoliques pour la biosynthèse des monolignols chez les angiospermes, mais elles sont également impliquées dans la production de divers autres composés phénoliques solubles. Nous avons caractérisé des CYP98 représentatifs des mousses, Lycopodes, fougères, Gymnospermes, Angiospermes basales, Monocotylédones et Eudicotylédones et démontré que leur préférence de substrat a changé au cours de l'évolution. Un mutant knock-out de CYP98 de mousse a révélé un phénotype sévère et que le p-coumaroyl-thréonate est substrat de l’enzyme in vivo. Une duplication des CYP98s ne peut être observée que dans le génome des Angiospermes, qui présentent généralement une isoforme potentiellement impliquée dans la biosynthèse de la lignine et autres isoformes, résultant de duplications indépendantes, dont le spectre de substrats est plus large in vitro. / Plants produce a rich variety of natural products to face environmental constraints. Enzymes of the cytochrome P450 CYP98 family are key actors in the production of phenolic bioactive compounds. They hydroxylate phenolic esters for lignin biosynthesis in angiosperms, but also produce various other bioactive phenolics. We characterized CYP98s from a moss, a lycopod, a fern, a conifer, a basal angiosperm, a monocot and from two eudicots. We found that substrate preference of the enzymes has changed during evolution of land plants with typical lignin-related activities only appearing in angiosperms, suggesting that ferns, similar to lycopods, produce lignin through an alternative route. A moss CYP98 knock-out mutant revealed coumaroyl-threonate as CYP98 substrate in vivo and showed a severe phenotype. Multiple CYP98s per species exist only in the angiosperms, where we generally found one isoform presumably involved in the biosynthesis of monolignols, and additional isoforms, resulting from independent duplications, with a broad range of functions in vitro.

[ES] El correcto desarrollo de tejidos vasculares depende del ajuste preciso entre la proliferación de células vasculares y la diferenciación celular. En Arabidopsis thaliana, la proliferación de células vasculares en el cambium es potenciada por la citoquinina, la síntesi de la cual está promovida por la actividad dependiente de auxina de un heterodímero de factores de transcripción (TF) formado por LONESOME HIGHWAY (LHW) y por TARGET OF MONOPTEROS 5 (TMO5). Como mecanismo de seguridad, las auxinas también activan un módulo inhibidor que implica la inducción precisa de la Termospermina (Tspm) sintasa ACAULIS5 (ACL5) en células vasculares proliferantes por acción conjunta de las auxinas y del TF Class III HD-ZIP (C3HDZ) AtHB8. Entonces, la Tspm permite la traducción de las proteínas SACL de forma celular autónoma, que perjudican la actividad de LHW. Sin embargo, la observación de que estos elementos están presentes en los genomas de todas las plantas terrestres - y no sólo de las plantas vasculares - plantea dos preguntas desde una perspectiva evolutiva: (i) ¿cuál es la función de estos genes en las plantas terrestres no vasculares? y (ii) ¿cuándo se creó el módulo regulador concreto? En esta Tesis, mediante la combinación de análisis filogenéticos, celulares y moleculares con la hepática Marchantia polymorpha, proponemos que la auxina y C3HDZ son reguladores ancestrales de la expresión de ACL5, y que esta conexión se mantiene en las traqueófitas y las briófitas existentes. Por el contrario, la traducción dependiente de Tspm de SACL parece ser específica de las traqueófitas, basado en la aparición de un uORF conservado en la secuencia 5' líder de los tránscritos de SACL y en evidencia experimental basada en ensayos transitorios para la traducción de SACL. De acuerdo con estas observaciones, las funciones de MpACL5 y MpSACL son diferentes en M. polymorpha. MpACL5 se expresa en "notches" apicales y modula la bifurcación de los meristemos. Por otro lado, la expresión de MpSACL está mayoritariamente excluida de los "notches" apicales y su actividad afecta negativamente la producción de gemas y rizoides mediante la interacción con MpRSL1. Finalmente, la hibridación de ARN in situ de ortólogos de C3HDZ, ACL5 y SACL en la gimnosperma Ginkgo biloba, el helecho Ceratopteris richardii y la licófita Selaginella kraussiana indican que la expresión de los tres genes se solapa en los tejidos vasculares. Nuestros resultados sugieren que la función de C3HDZ, ACL5 y SACL ha seguido trayectorias evolutivas divergentes en briófitas y traqueófitas, para controlar, finalmente, diferentes funciones específicas dentro de cada linaje. Sólo en las traqueófitas se formó el módulo regulador y se asoció con la restricción de la proliferación de células vasculares. / [CA] El correcte desenvolupament dels teixits vasculars depèn del precís ajust entre la proliferació de cèl·lules vasculars i la diferenciació cel·lular. En Arabidopsis thaliana, la proliferació de cèl·lules vasculars al càmbium és potenciada per la citoquinina, la síntesi de la qual està promoguda per l'activitat dependent d'auxina d'un heterodímer de factors de transcripció (TF) format per LONESOME HIGHWAY (LHW) i TARGET OF MONOPTEROS 5 (TMO5). Com a mecanisme de seguretat, l'auxina també activa un mòdul inhibidor que implica la inducció precisa de la Termospermina (Tspm) sintasa ACAULIS5 (ACL5) en cèl·lules vasculars proliferants per l'acció conjunta de l'auxina i del TF Class III HD-ZIP (C3HDZ) AtHB8. Llavors, la Tspm permet la traducció de les proteïnes SACL de forma autònoma cel·lular, que perjudiquen l'activitat de LHW. Tanmateix, l'observació de que aquests elements estan presents en els genomes de totes les plantes terrestres - i no només de les plantes vasculars - planteja dues preguntes des d'una perspectiva evolutiva: (i) quina és la funció d'aquests gens en les plantes terrestres no vasculars? i (ii) quan es va crear el mòdul regulador complet? En aquesta Tesi, mitjançant la combinació d'anàlisis filogenètics, cel·lulars i moleculars amb la hepàtica Marchantia polymorpha, proposem que l'auxina i C3HDZ són reguladors ancestrals de l'expressió d'ACL5, i que aquesta connexió es mantén en els traqueòfits i briòfits existents. Per contra, la traducció depenent de Tspm de SACL sembla ser específica dels traqueòfits, basat en l'aparició d'un uORF conservat a la seqüència 5' líder dels trànscrits de SACL i en evidència experimental basada en assajos transitoris per a la traducció de SACL. D'acord amb aquestes observacions, les funcions de MpACL5 i MpSACL són diferents a M. polymorpha. MpACL5 s'expressa en "notch" apicals i modula la bifurcació dels meristems. D'altra banda, l'expressió de MpSACL està majoritàriament exclosa dels "notch" apicals i la seva activitat afecta negativament la producció de gemmes i rizoids mitjançant la interacció amb MpRSL1. Finalment, la hibridació d'ARN in situ d'ortòlegs de C3HDZ, ACL5 i SACL a la gimnosperma Ginkgo biloba, la falguera Ceratopteris richardii i el licòfit Selaginella kraussiana indica que l'expressió dels tres gens es solapa als teixits vasculars. Els nostres resultats suggereixen que la funció de C3HDZ, ACL5 i SACL va seguir trajectòries evolutives divergents en briòfits i traqueòfits, per controlar, finalment, diferents funcions específiques dins de cada llinatge. Només en els traqueòfits es va formar el mòdul regulador i es va associar amb la restricció de la proliferació de cèl·lules vasculars. / [EN] The correct development of vascular tissues depends on the precise adjustment between vascular cell proliferation and cell differentiation. In Arabidopsis thaliana, vascular cell proliferation in the cambium is enhanced by cytokinin, whose synthesis is promoted by the auxin-dependent activity of a transcription factor (TF) heterodimer formed by LONESOME HIGHWAY (LHW) and TARGET OF MONOPTEROS 5 (TMO5). As a safety mechanism, auxin also deploys a negative feedforward regulatory module which involves the precise induction of the Thermospermine (Tspm) synthase ACAULIS5 (ACL5) in proliferating vascular cells by the joint action of auxin and the class-III HD-ZIP (C3HDZ) AtHB8 TF. Tspm then allows the cell-autonomous translation of the SACL proteins, which impair the activity of LHW. However, the observation that these elements are present in the genomes of all land plants -and not only vascular plants- poses two questions from an evolutionary perspective: (i) what is the function of these genes in non-vascular land plants? and (ii) when was the full regulatory module assembled? In this Thesis, through the combination of phylogenetic, cellular, and molecular genetic analyses with the liverwort Marchantia polymorpha, we propose that auxin and C3HDZ are ancestral regulators of ACL5 expression, and that this connection is maintained in extant tracheophytes and bryophytes. On the contrary, thermospermine-dependent translation of SACL seems to be specific of tracheophytes, based on the appearance of a conserved uORF in the 5' leader sequence of SACL transcripts and on experimental evidence using transient assays for SACL translation. In agreement with these observations, the functions of MpACL5 and MpSACL are different in M. polymorpha. MpACL5 is expressed in apical notches and modulates meristem bifurcation. On the other hand, MpSACL expression is mostly excluded from apical notches and its activity negatively affects gemmae and rhizoid production through the interaction with MpRSL1. Finally, in situ RNA hibridization of C3HDZ, ACL5 and SACL orthologs in the gymnosperm Ginkgo biloba, the fern Ceratopteris richardi and the lycophyte Selaginella kraussiana indicates that the expression of the three genes overlaps in vascular tissues. Our results suggest that the function of C3HDZ, ACL5 and SACL followed divergent evolutionary trajectories in bryophytes and tracheophytes, to ultimately control different lineage-specific functions. Only in tracheophytes was the regulatory module assembled and associated with the restriction of vascular cell proliferation. / Solé Gil, A. (2023). Origin & Evolution of the C3HDZ-ACL5-SACL Regulatory Module in Land Plants [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/196681