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Stage:145
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : LIPM
Equipe d'accueil : Clare Gough/Julie Cullimore, Signaux symbiotiques et leur perception/ transduction
Encadrant(e)(s) : Sandra Bensmihen (sandra.bensmihen@toulouse.inra.fr) tel 05 61 28 54 63
Les facteurs Nod (FN) et facteurs Myc (FM) sont des molécules produites par des micro-organismes symbiotiques du sol (bactéries du genre Rhizobium et champignons endomycorhiziens du genre Glomeromycota, respectivement). L’équipe d’accueil a identifié la structure de ces molécules et montré qu’elles stimulaient, en plus de l’établissement des interactions symbiotiques, la formation de racines latérales (RL) chez la plante modèle Medicago truncatula [1,2]. Le développement du système racinaire des plantes représente un enjeu agronomique certain car c’est lui qui assure l’ancrage et la nutrition minérale de la plante, et les facteurs Nod sont déjà commercialisés par la société Novozymes pour une application en champ. Cependant, les mécanismes moléculaires de l’action des FN et FM sur la formation des RL sont très peu compris. L’auxine, hormone clé du développement des RL, est probablement impliquée dans ce phénomène. Nous avons récemment décrit les étapes cellulaires précoces de la formation des RL chez M. truncatula et développé des lignées rapporteur DR5 :GUS et DR5 :VENUS pour suivre de manière plus fine le développement des RL in planta [3]. Nous avons commencé à exploiter ces lignées pour mieux décrire à quelle(s) étape(s) du développement des RL les FN sont actifs. Nous avons également effectué une analyse transcriptomique, en utilisant une approche originale pour enrichir en cellules à l’origine des RL et pouvant répondre aux FN. Au vu des premiers résultats, nous disposons maintenant de gènes candidats que nous aimerions valider avant d’entreprendre une analyse fonctionnelle.
Au cours de ce stage, il s’agira donc :
1) De poursuivre (à l’aide des lignées transgéniques DR5 :GUS et DR5 :VENUS) la caractérisation des stades de développement des RL sur lesquels les FN et FM sont le plus actifs.
2) De contribuer à l’analyse de certains gènes candidats issus de l’étude transcriptomique, notamment ceux potentiellement liés à l’auxine ou analogues de gènes connus pour intervenir dans le développement des RLs chez Arabidopsis. Il s’agira notamment de confirmer l’expression de ces gènes par RT-PCR ou d’établir des constructions promoteur :GUS ou GFP à analyser in planta.
3) Si des gènes candidats sont validés, commencer à produire des constructions de type « interférence par l’ARN) (RNAi) pour tester leur effet sur la formation des RLs.
« interférence par l’ARN) (RNAi) pour tester leur effet sur la formation des RLs.
Techniques utilisées
Culture de plantules in vitro ; coloration histochimique ; observations en microscopie optique (voire confocale) ; transformation de racines de M. truncatula par Agrobacterium rhizogenes ; clonage de gènes d’intérêt pour créer des constructions rapporteurs « promoteur candidat » couplé à une molécule fluorescente ou le gène GUS ; manipulation d’ARN ; RT-PCR.
Références bibliographiques
1. Maillet F, Poinsot V, André O, Puech-Pages V, Haouy A, et al. (2011) Fungal lipochitooligosaccharide symbiotic signals in arbuscular mycorrhiza. Nature 469: 58-63.
2. Olah B, Briere C, Bécard G, Dénarié J, Gough C (2005) Nod factors and a diffusible factor from arbuscular mycorrhizal fungi stimulate lateral root formation in Medicago truncatula via the DMI1/DMI2 signalling pathway. Plant J 44: 195-207.
3. Herrbach V, Remblière C, Gough C, Bensmihen S (2014) Lateral root formation and patterning in Medicago truncatula. Journal of Plant Physiology 171: 301-310 http://dx.doi.org/310.1016/j.jplph.2013.1009.1006.