{"id":11772,"date":"2026-04-15T11:49:01","date_gmt":"2026-04-15T11:49:01","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/sophia-muller\/"},"modified":"2026-04-15T11:49:07","modified_gmt":"2026-04-15T11:49:07","slug":"sophia-muller","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/sophia-muller\/","title":{"rendered":"Sophia Muller"},"content":{"rendered":"","protected":true},"excerpt":{"rendered":"","protected":true},"author":7,"featured_media":11773,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-11772","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","post-password-required","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Decoding Nodules","samenvatting":"Nodulatie is een symbiotische interactie tussen bodembewonende bacteri\u00ebn, de rhizobia, en vlinderbloemigen zoals het modelorganisme Medicago truncatula. In deze symbiose fixeren rhizobia atmosferische stikstof (N\u2082) in een voor de plant bruikbare vorm, terwijl de plant in ruil daarvoor koolstofbronnen, zoals suikers, en een beschermde omgeving, het wortelknolletje, verschaft. Dit hoogcomplexe proces is van groot belang, zowel vanwege het landbouwkundig potentieel als vanwege het unieke ontwikkelingsprogramma, dat bij de meeste planten ontbreekt.\n\nDit proefschrift onderzoekt de ruimtelijk-tijdelijke regulatie van de vroege ontwikkeling van wortelknolletjes in Medicago truncatula, met een focus op hormonale regulatie en het gebruik van transcriptomics met hoge resolutie. Hoofdstuk 1 introduceert de nodulatie bij vlinderbloemigen op algemeen niveau, met nadruk op de hormoonbiologie, en beschrijft waarom inzicht in wanneer en waar wortelcellen van identiteit veranderen essentieel is voor het begrijpen van knolinitiatie. Daarnaast worden huidige kennislacunes in de hormonale regulatie tijdens de vroege symbiose besproken, wat de noodzaak van ruimtelijk-tijdelijk opgeloste benaderingen onderstreept.\n\nIn Hoofdstuk 2 wordt onderzocht hoe auxinegradi\u00ebnten tot stand komen tijdens de vroegste stadia van de wortelknolvorming. Hoewel auxinemaxima al lange tijd in verband worden gebracht met orgaanontwikkeling, waren de mechanismen die deze patronen tijdens nodulatie bepalen tot nu toe onduidelijk. Door DR5-auxinesignalering te correleren met de expressie van genen betrokken bij auxinebiosynthese en -transport, blijkt dat specifieke MtYUCs, MtPINs en MtLAX2 direct na rhizobiale inoculatie in de pericykel worden geactiveerd, voorafgaand aan celdeling. Verder wordt aangetoond dat een nauw gereguleerde auxinebiosynthese en polair auxinetransport noodzakelijk zijn voor de initiatie van het wortelknolprimordium en meristeem. Hoofdstuk 3 breidt deze analyse uit naar ethyleen, een negatieve regulator van nodulatie waarvan de ruimtelijke dynamiek tot dusver niet bekend was. Transcriptomics, synthetische reporters en mutantanalyse tonen aan dat ethyleensignalering na rhizobiale inoculatie sterk wordt hergeprogrammeerd. De ethyleenrespons, gedetecteerd met de EBSn-reporter, verschuift van de binnenste wortelweefsels naar de buitenste cortex en epidermis. Deze verschuiving gaat samen met inductie van MtACS3 en repressie van MtACS10. Waar MtACS10 de knolinitiatie beperkt, reguleert MtACS3 de voortgang van infectiedraden en voorkomt het overmatige of verkeerd gepositioneerde primordia, wat het belang van ruimtelijk begrensde ethyleenregulatie aantoont.\n\nOm vroege nodulatieprocessen met hogere resolutie te bestuderen, worden in Hoofdstuk 4 single-cell- en single-nucleus-RNA-seq-workflows voor wortels en wortelknolletjes ontwikkeld en geoptimaliseerd. Vergelijking van verschillende isolatieprotocollen en high-throughputplatforms identificeert cruciale factoren die RNA-kwaliteit, celviabiliteit en transcriptomdekking be\u00efnvloeden. Geoptimaliseerde protoplast-gebaseerde benaderingen leveren hogere mappingpercentages en een bredere representatie van celtypen, terwijl integratie met nucleus-gebaseerde methoden toegang biedt tot aanvullende informatie en ondervertegenwoordigde populaties. Op basis van deze geoptimaliseerde benaderingen identificeert Hoofdstuk 5 transcriptiefactoren die mogelijk bijdragen aan pericykelcompetentie tijdens wortelknolinitiatie. Integratie van bulk time-course RNA-seq met een single-cell wortelatlas brengt ~600 pericykel-verrijkte, nodulatie-responsieve genen aan het licht en leidt tot een focus op drie transcriptiefactoren\u2014MtbZIP43, MtDREB3 en MtSCL14. Deze genen vertonen onderscheidende maar overlappende expressiepatronen in de pericykel en het vaatweefsel en worden dynamisch ge\u00efnduceerd na inoculatie. RNA-interferentielijnen vertonen geen uitgesproken fenotypen, terwijl overexpressie resulteert in een verminderd aantal wortelknolletjes.\n\nTen slotte plaatst Hoofdstuk 6 deze bevindingen in een breder kader en laat zien hoe de gecombineerde hormonale, transcriptionele en methodologische inzichten bijdragen aan een beter begrip van de ruimtelijke regulatie van symbiotische organogenese.","summary":"The nitrogen-fixing symbiosis between rhizobia and legumes has long attracted interest due to its agricultural relevance and potential for sustainable crop production. Efforts to transfer this trait to non-nodulating species require a comprehensive understanding of the molecular and developmental events underlying nodule formation. Of particular importance is the controlled initiation of nodulation, which shares regulatory features with lateral root development and arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis, yet ultimately diverges to produce a distinct organ. During nodule initiation, pericycle cells are the first to re-enter the cell cycle, but unlike in lateral root development, these cells do not contribute directly to organ formation; instead, the bulk of the nodule originates from the inner cortical cell layers. Understanding how pericycle activation is coordinated and redirected represents a central knowledge gap in the field.\n\nTo shed light on this specialization within the nodulation program, this thesis first investigates the hormonal regulation of auxin and ethylene, two phytohormones central to the earliest stages of nodule initiation. In Chapter 2, we focus on auxin, which is essential for triggering the first cell divisions during primordium formation. Using spatiotemporal analyses, we characterize auxin biosynthesis and transport throughout early nodulation stages. Chapter 3 examines ethylene, a gaseous hormone with a predominantly inhibitory role in nodulation. Remarkably, we find that different isoforms of the ethylene biosynthesis genes MtACS3 and MtACS10 are oppositely regulated upon rhizobial inoculation, generating a spatial shift of ethylene production from the inner to the outer root tissues without altering overall ACC concentrations. These findings demonstrate that high spatial resolution is critical, as the regulatory dynamics observed in either chapter would not have been detectable in bulk tissue analyses.\n\nTo resolve early nodulation processes at higher resolution, we developed and optimized single-cell and single-nucleus RNA-seq workflows for roots and nodules in Chapter 4. Comparison of isolation protocols and high-throughput platforms identifies critical factors affecting RNA quality, cell viability, and transcriptome coverage. Optimized protoplast-based approaches provide higher mapping rates and broader cell-type representation, while integration with nuclei-based methods offers access to complementary information and underrepresented populations. Leveraging these optimized approaches, Chapter 5 identifies transcription factors that may confer pericycle competence during nodule initiation. Integration of bulk time-course RNA-seq with our root single-cell atlas highlights ~600 pericycle-enriched, nodulation-responsive genes, and lead us to focus on three transcription factors\u2014MtbZIP43, MtDREB3, and MtSCL14. These genes display distinct but overlapping expression patterns in the pericycle and vasculature and are dynamically induced after inoculation. RNA interference lines show no strong phenotypes, whereas overexpression reduces nodule numbers.\n\nFinally, Chapter 6 correlates these findings with each other and puts them in a broader context, showing how the combined hormonal, transcriptional, and methodological insights advance our understanding of the spatial regulation underlying symbiotic organogenesis.","auteur":"Sophia Muller","auteur_slug":"sophia-muller","publicatiedatum":"5 juni 2026","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/sophiamuller?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/0fee40a5-ddec-4b6a-bc13-4f9da4b2a717\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"18520","isbn":"","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Wageningen University","afbeeldingen":11774,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Wageningen University","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11772","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=11772"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11772\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":11775,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11772\/revisions\/11775"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/11773"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=11772"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=11772"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}