Strigolactones (SLs) are a class of phytohormones that regulate plant shoot branching and adventitious root development. However, little is known regarding the role of SLs in controlling the behavior of the smallest unit of the organism, the single cell. Here, taking advantage of a classic single-cell model offered by the cotton (Gossypium hirsutum) fiber cell, we show that SLs, whose biosynthesis is fine-tuned by gibberellins (GAs), positively regulate cell elongation and cell wall thickness by promoting the biosynthesis of very long-chain fatty acids (VLCFAs) and cellulose, respectively. Furthermore, we identified two layers of transcription factors (TFs) involved in the hierarchical regulation of this GA-SL crosstalk. The top-layer TF GROWTH-REGULATING FACTOR 4 (GhGRF4) directly activates expression of the SL biosynthetic gene DWARF27 (D27) to increase SL accumulation in fiber cells and GAs induce GhGRF4 expression. SLs induce the expression of four second-layer TF genes (GhNAC100-2, GhBLH51, GhGT2, and GhB9SHZ1), which transmit SL signals downstream to two ketoacyl-CoA synthase genes (KCS) and three cellulose synthase (CesA) genes by directly activating their transcription. Finally, the KCS and CesA enzymes catalyze the biosynthesis of VLCFAs and cellulose, respectively, to regulate development of high-grade cotton fibers. In addition to providing a theoretical basis for cotton fiber improvement, our results shed light on SL signaling in plant development at the single-cell level.

中文翻译：

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独脚金内酯作用于赤霉素的下游以调节棉花（陆地棉）中的纤维细胞伸长和细胞壁厚度。

独脚金内酯 (SL) 是一类调节植物枝条分枝和不定根发育的植物激素。然而，关于 SL 在控制生物体最小单位（单细胞）行为中的作用知之甚少。在这里，利用棉花（Gossypium hirsutum）纤维细胞提供的经典单细胞模型，我们表明，SLs 的生物合成由赤霉素 (GAs) 微调，通过促进分别是超长链脂肪酸 (VLCFA) 和纤维素的生物合成。此外，我们确定了参与此 GA-SL 串扰的分级调节的两层转录因子 (TF)。顶层 TF 生长调节因子 4 (GhGRF4) 直接激活 SL 生物合成基因 DWARF27 (D27) 的表达，以增加 SL 在纤维细胞中的积累，而 GAs 诱导 GhGRF4 表达。SL 诱导四个第二层 TF 基因（GhNAC100-2、GhBLH51、GhGT2 和 GhB9SHZ1）的表达，这些基因通过直接激活将 SL 信号向下游传递到两个酮脂酰辅酶 A 合酶基因 (KCS) 和三个纤维素合酶 (CesA) 基因他们的转录。最后，KCS 和 CesA 酶分别催化 VLCFA 和纤维素的生物合成，以调节高档棉纤维的发育。除了为棉花纤维改良提供理论基础外，我们的结果还阐明了单细胞水平植物发育中的 SL 信号传导。SL 诱导四个第二层 TF 基因（GhNAC100-2、GhBLH51、GhGT2 和 GhB9SHZ1）的表达，这些基因通过直接激活将 SL 信号向下游传递到两个酮脂酰辅酶 A 合酶基因 (KCS) 和三个纤维素合酶 (CesA) 基因他们的转录。最后，KCS 和 CesA 酶分别催化 VLCFA 和纤维素的生物合成，以调节高档棉纤维的发育。除了为棉花纤维改良提供理论基础外，我们的结果还阐明了单细胞水平植物发育中的 SL 信号传导。SL 诱导四个第二层 TF 基因（GhNAC100-2、GhBLH51、GhGT2 和 GhB9SHZ1）的表达，这些基因通过直接激活将 SL 信号向下游传递到两个酮脂酰辅酶 A 合酶基因 (KCS) 和三个纤维素合酶 (CesA) 基因他们的转录。最后，KCS 和 CesA 酶分别催化 VLCFA 和纤维素的生物合成，以调节高档棉纤维的发育。除了为棉花纤维改良提供理论基础外，我们的结果还阐明了单细胞水平植物发育中的 SL 信号传导。KCS 和 CesA 酶分别催化 VLCFAs 和纤维素的生物合成，以调节高档棉纤维的发育。除了为棉花纤维改良提供理论基础外，我们的结果还阐明了单细胞水平植物发育中的 SL 信号传导。KCS 和 CesA 酶分别催化 VLCFAs 和纤维素的生物合成，以调节高档棉纤维的发育。除了为棉花纤维改良提供理论基础外，我们的结果还阐明了单细胞水平植物发育中的 SL 信号传导。