There is currently no text in this page. You can search for this page title in other pages, search the related logs, or edit this page.
Stage:162
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : LIPM
Equipe d'accueil : Fonctions symbiotiques, génomes et évolution des rhizobia
Encadrant(e)(s) : Delphine Capela (Tel. 0561285454, Delphine.Capela@toulouse.inra.fr)
La symbiose fixatrice d’azote qui s’établit entre les légumineuses et les bactéries appelées rhizobia est responsable de la réduction de grandes quantités de N2 présent dans l’atmosphère en ammoniac, un composé azoté directement assimilable par la plante qui contribue à sa croissance. Le développement de nouvelles associations symbiotiques avec des plantes non légumineuses (les céréales par exemple) constitue un des enjeux majeurs pour la recherche agronomique. Pour cela, il est essentiel de comprendre comment ces interactions complexes fonctionnent mais aussi comment elles ont évolué. Pour répondre à cette question, nous avons entrepris de rejouer l’évolution des rhizobia en laboratoire. La bactérie Ralstonia solanacearum ayant acquis les gènes symbiotiques clé de Cupriavidus taiwanensis, a été évoluée sous pression de sélection de la légumineuse hôte de C. taiwanensis, Mimosa pudica. 16 passages successifs d’inoculation à M. pudica-réisolement des bactéries ont activé les premières étapes de la symbiose, la nodulation et l’infection intracellulaire, mais pas la fixation d’azote, suggérant que le régime de sélection utilisé n’est pas approprié à l’activation de cette propriété. L’objectif du stage est d’identifier les conditions qui favorisent l’émergence d’une sous population fixatrice au sein d’une population non fixatrice et les mécanismes sous-jacents, en utilisant des approches de microbiologie, génétique et biologie cellulaire. Des travaux ont mis en évidence que la plante sanctionne les bactéries non fixatrices par des approches physiologiques, mais ces travaux n’ont jamais été confirmés par des études génétiques (mutants Fix+/Fix-) ou cytologiques.
Nous utiliserons des souches isogéniques fixatrice Fix+ et non fixatrice Fix- de C. taiwanensis marquées à la GFP ou RFP pour co-inoculer des plantes de M. pudica et étudier la cinétique d’apparition des clones fixateurs. Des expériences préliminaires suggèrent que les clones Fix+ remontent en fréquence dans les populations bactériennes des nodules plusieurs semaines après l’inoculation, confirmant l’existence de forces de sélection exercées par la plante. Le timing, les conditions et les raisons de cette sélection seront étudiées par des analyses microbiologiques et cytologiques des nodules (taux d’occupation des nodules, persistance, fitness des souches et compétitions). Ces travaux devraient permettre de déterminer le régime de sélection à utiliser pour poursuivre notre expérience d’évolution et plus généralement de mieux comprendre comment la fixation symbiotique de l’azote a émergé au cours de l’évolution.
Techniques :
Microbiologie, génétique bactérienne, culture de plantes in vitro, cytologie, microscopie, cytométrie en flux
Références (5 max) :
1. Remigi P, Capela D, Clerissi C, Tasse L, Torchet R, Bouchez O, Batut J, Cruveiller S, Rocha EP, Masson-Boivin C. (2014) Transient Hypermutagenesis Accelerates the Evolution of Legume Endosymbionts following Horizontal Gene Transfer. PLoS Biol., 12(9):e1001942.
2. Marchetti M, Jauneau A, Capela D, Remigi P, Gris C, Batut J, Masson-Boivin C. (2014) Shaping bacterial symbiosis with legumes by experimental evolution. Mol Plant Microbe Interact., 27(9):956-964.
3. Guan SH, Gris C, Cruveiller S, Pouzet C, Tasse L, Leru A, Maillard A, Médigue C, Batut J, Masson-Boivin C, Capela D. (2013) Experimental evolution of nodule intracellular infection in legume symbionts. ISME J. doi: 10.1038/ismej.2013.24.
4. Marchetti M, Capela D, Glew M, Cruveiller S, Chane-Woon-Ming B, Gris C, Timmers T, Poinsot V, Gilbert LB, Heeb P, Médigue C, Batut J, Masson-Boivin C. (2010) Experimental evolution of a plant pathogen into a legume symbiont. PloS Biol. 8(1):e1000280.
5. Masson-Boivin C, Giraud E, Perret X, Batut J. (2009) Establishing nitrogen-fixing symbiosis with legumes: how many rhizobium recipes? Trends Microbiol. 17(10):458-66. doi: 10.1016/j.tim.2009.07.004.