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Stage:152
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : Laboratoire des Interactions Plantes Micro-organismes (LIPM), INRA-CNRS (http://www6.toulouse.inra.fr/lipm)
Equipe d'accueil : « Infection symbiotique et développement nodulaire» (D. Barker/P. Gamas)
Encadrant(e)(s) : F. de Carvalho-Niebel (Fernanda.De-Carvalho-Niebel@toulouse.inra.fr); tél:05 61 28 53 24
Les légumineuses ont la capacité d’établir des associations symbiotiques avec des microorganismes du sol qui contribuent largement à leur nutrition minérale. C’est le cas de la symbiose établie avec des bactéries du genre Rhizobium, qui fixent l'azote atmosphérique au profit de la plante hôte à l’intérieur des nouveaux organes racinaires, les nodules. La mise en place de cette association repose sur une reconnaissance très spécifique par la plante hôte de signaux bactériens clés appelés Facteurs Nod (FNods). La perception et transduction des FNods dans l’épiderme racinaire est une étape importante pour permettre l’infection ultérieure des racines des plantes qui se fait par le biais de compartiments intracellulaires spécialisés et appelés cordons d'infection (ITs). Notre équipe a identifié deux facteurs de transcription (TFs) ERF de la légumineuse modèle Medicago truncatula, impliqués dans la signalisation symbiotique nécessaire pour l’infection de la plante hôte1,2. L’analyse phénotypique d’un mutant ern1 révèle qu’ERN1 joue un rôle important dans la nodulation, le mutant n’étant plus capable de former des nodules3. Néanmoins, l’infection rhizobienne bien que défectueuse peut toujours être initiée dans ce mutant, ce qui pourrait être du à l’action redondante de son homologue ERN2 co-exprimé avec ERN1 lors des étapes précoces d’infection. Très récemment nous avons mis en évidence par l’analyse phénotypique d’un double mutant ern1ern2 que ces deux TFs sont essentiels pour l’infection rhizobienne.
Ce projet de stage vise à poursuivre la caractérisation phénotypique de ce double mutant afin de déterminer les étapes symbiotiques contrôlées par ces facteurs de transcription ainsi que d’évaluer s’ils jouent aussi un rôle plus global lors d’autres symbioses racinaires.
Ce projet de stage implique trois parties principales:
1. La signalisation symbiotique précoce est-elle altérée dans le double mutant ern1ern2 ?
L’infection bactérienne implique l’activation des réponses cellulaires caractéristiques telles des oscillations calciques et/ou la formation des ponts cytoplasmiques PIT (PIT, pour Pre-Infection Threads), en amont ou durant la pénétration des cordons d’infection4. Cette partie vise à déterminer si ces réponses sont altérées dans le contexte du double mutant vis-à-vis de mutants simples respectifs. Ces réponses seront analysées dans des racines transgéniques générées par transformation via Agrobacterium rhizogenes, et qui expriment des protéines fluorescentes spécifiques permettant de mesurer in vivo des variations calciques ou la formation des PITs dans les cellules lors de l’infection rhizobienne.
2. ERN1 et ERN2 régulent-ils des gènes symbiotiques communs ?
ERN1 et ERN2 sont tous deux impliqués dans la régulation transcriptionelle du gène ENOD11 de M. truncatula en réponse aux signaux symbiotiques FNods1,2. Une approche transcriptomique récente dans un fond mutant ern1 a permis d’identifier d’autres gènes dont l’expression est dépendante de la présence d’ERN1. L’objectif de cette partie est d’examiner l’expression de certains de ces gènes par des expériences de RT-PCR quantitative dans les fonds mutants ern1, ern2 et ern1ern2 afin de déterminer si ERN1 ou ERN1 et ERN2 sont requis pour leur expression.
3. ERN1 et ERN2 jouent-ils un rôle important lors de la symbiose endomycorrhizienne ?
La signalisation rhizobienne partage un certain nombre d’acteurs avec la voie de signalisation requise pour l’établissement de la symbiose mycorrhizienne avec des champignons à arbuscules. L’objectif de cette partie est d’analyser le double mutant ern1ern2 dans le contexte mycorrhizien afin d’établir si ERN1 et ERN2 sont requis lors de cette autre symbiose racinaire.
Principales techniques
Transformation de racines de M. truncatula par A. rhizogenes, manipulation et inoculation de microorganismes symbiotiques, biologie moléculaire, coloration histochimique, RT-PCR quantitative, microscopie optique et confocale, traitement d’images.
Références bibliographiques
1. Andriankaja A, Boisson-Dernier, A, Frances, L, Sauviac, L, Jauneau, A, Barker, DG, and de Carvalho-Niebel, F. 2007. Plant Cell 19, 2866-2885.
2. Cerri MR, Frances L, Laloum T, Auriac MC, Niebel A, Oldroyd GE, Barker DG, Fournier J, de Carvalho-Niebel F. 2012. Plant Physiol. 160, 2155-2172.
3. Middleton, PH, Jakab, J, Penmetsa, RV, Starker, CG, Doll, J, Kaló, P, Prabhu, R, Marsh, JF, Mitra, RM, Kereszt, A, Dudas, B, Vandenbosch, K, Long, SR, Cook, DR, Kiss, GB, and Oldroyd, GE. 2007. Plant Cell 19, 1221-1234.
4. Sieberer BJ, Chabaud M, Fournier J, Timmers AC, Barker DG (2012). Plant J 69: 822-830.