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Stage:143
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : Laboratoire des Interaction Plantes-Microorganismes, UMR441-2594 INRA-CNRS, Chemin de Borde rouge, 31320 Castanet Tolosan
Equipe d'accueil : « Fonctions symbiotiques, génome et évolution des rhizobia »
Encadrant(e)(s) : Marta Marchetti (Marta.Marchetti@toulouse.inra.fr ) Tel. 05 61 28 54 54
Les interactions biotiques sont extrêmement répandues sur Terre et constituent une importante source d’innovation d’un point de vue évolutif. La symbiose fixatrice d’azote qui s’établit entre les plantes de la famille des légumineuses et les bactéries du sol appelées rhizobia est un modèle de choix pour l’étude de la diversification bactérienne via la création d’interactions biotiques. En effet toutes les études, génétiques, génomiques et phylogénétiques, indiquent que les rhizobia auraient évolué à partir du transfert 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]. A partir d’un ancêtre obtenu après transfert des gènes symbiotiques essentiels du rhizobium C. taiwanensis, 9 lignées indépendantes ont été générées via des cycles successifs d’infection de plantes reproduisant l’alternance vie saprophytique-vie symbiotique (ex planta-in planta) qui a du façonner les rhizobia au cours de l’évolution. Le phénotypage des clones ancestraux et évolués après 16 cycles montre que l’évolution est très rapide et prononcée [3-4]. L’infection intracellulaire a été améliorée de façon spectaculaire, et n’est plus –ou peu- associée à des réactions de défense de la plante [4]. L’analyse de la dynamique d’évolution a permis l’identification des sauts phénotypiques majeurs dans chacune des lignées. Le séquençage du génome de clones identifiés a permis l’identification d’un nombre de mutations potentiellement impliquées dans le gain de propriétés symbiotiques. Le projet proposé vise à analyser le rôle des mutations dans le processus symbiotique. La nature adaptative des mutations candidates sera analysée par génétique moléculaire (introduction des allèles mutés dans les clones précédant le saut phénotypique ou des allèles sauvages dans les clones suivant le saut phénotypique) et par phénotypage. A l’issue du stage de M2R, nous proposerons un sujet de thèse portant sur l’analyse du processus moléculaire d’adaptation à la symbiose.
Techniques :
Microbiologie, Biologie moléculaire, Analyse des génomes, utilisation des outils d’analyse,
Cytologie végétale et en particulaire de la symbiose, utilisation des outils de microscopie
Références (5 max) :
1_Masson-Boivin C, Giraud E, Perret X, 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, et al. (2010) Experimental Evolution of a Plant Pathogen into a Legume Symbiont. Plos Biology 8.
3. Guan SH, Gris C, Cruveiller S, Pouzet C, Tasse L, Leur A, Maillard A, Medigue C, Batut J, Masson-Boivin C and C Capela. (2013) Experimental evolution of nodule intracellular infection in legume symbionts. The ISME Journal doi:10.1038/ismej.2013.24.
4. Marchetti M, Jauneau A, Capela D, Remigi P, Gris C, Batut J and Masson-Boivin C. Shaping bacterial symbiosis with legumes by experimental evolution. Mol. Plant Microb. Interact. (sous presse).