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Stage:114
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : LIPM - Laboratoire des Interaction Plantes-Microorganismes, UMR441-2594 INRA-CNRS, Chemin de Borde rouge, 31320 Castanet Tolosan
Equipe d'accueil : Catherine Masson (Catherine.Masson@toulouse.inra.fr, Tel. 05 61 28 54 49)
Encadrant(e)(s) : Marta Marchetti (marta.marchetti@toulouse.inra.fr, Tel. 05 61 28 54 54)
Les plantes de la famille des légumineuses et les bactéries du sol appelées rhizobia forment une symbiose d’importance écologique majeure, qui se traduit par la formation de nodules racinaires, dans lesquels les bactéries internalisées fixent l’azote de l’air au bénéfice de la plante. Les rhizobia auraient évolué à partir du transfert horizontal de fonctions symbiotiques clé à des bactéries non symbiotiques écologiquement et phylogénétiquement variées [1]. Cependant les processus écologiques et évolutifs qui sous-tendent l’émergence et le maintien de ces symbioses sont très mal connus. Dans le but de comprendre les mécanismes d’évolution des rhizobia et de leur adaptation aux légumineuses, un projet d’évolution expérimentale de la bactérie phytopathogène Ralstonia solanacearum en symbiote de légumineuse a été initié au laboratoire [2]. Dans un premier temps, le plasmide symbiotique du rhizobium de Mimosa, Cupriavidus taiwanensis, a été introduit dans R. solanacearum, mimant un évènement de transfert latéral. Cette bactérie chimère a ensuite été soumise à des cycles successifs d’inoculation à Mimosa-isolement des bactéries des nodules, reproduisant l’alternance vis saprophytique-vie symbiotique qui a du façonner les rhizobia au cours de l’évolution. 9 lignées indépendantes ont ainsi été générées. L’analyse phénotypique des clones évolués après 16 cycles de nodulation montre que l’évolution est très rapide et prononcée. En particulier l’infection intracellulaire a été améliorée de façon spectaculaire, et n’est plus –ou peu- associée à des réactions de défense de la plante. Les clones ancestraux, finaux et de nombreux clones intermédiaires ont été reséquencés.
L’objectif du stage est d’identifier des sauts phénotypiques majeurs dans les lignées et les mutations responsables de ces sauts. Pour cela des changements dans la capacité des bactéries à induire des réactions de défense seront recherchées dans les lignées. Les mutations associées à ces changements seront analysés de manière experte à partir de l’interface EvolScope de la plateforme Mage et réintroduites dans des clones ancestraux pour analyser leur valeur adaptative. Au besoin, l’impact de ces mutations sur l’expression des gènes bactériens sera analysé par transcriptomique (micrarrays).
A l’issue du stage de M2R, nous proposerons un sujet de thèse portant sur l’étude de l’évolution des propriétés symbiotiques et l’analyse des bases génétiques qui sous-tendent le processus d’adaptation.
1. Masson-Boivin, C., Giraud, E., Perret, X., and Batut, J. (2009). Establishing nitrogen-fixing symbiosis with legumes: how many rhizobium recipes? Trends in Microbiology 17, 458-466.
2. Marchetti, M., Capela, D., Glew, M., Cruveiller, S., Chane-Woon-Ming, B., Gris, C., Timmers, T., Poinsot, V., Gilbert, L.B., Heeb, P., et al. (2010). Experimental Evolution of a Plant Pathogen into a Legume Symbiont. Plos Biology 8.