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Stage:177
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : : Laboratoire des Interactions Plantes Micro-organismes (LIPM), INRA, 24 Chemin de Borde Rouge – Auzeville, CS 52627, 31326 Castanet Tolosan cedex
Equipe d'accueil : Clare Gough et 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. Des travaux non publiés de l’équipe ont permis de montré une interaction synergique entre FN ou FM et l’auxine pour la stimulation de la formation des RL chez M. truncatula. De plus, une étude transcriptomique a permis d’identifier également de nombreux gènes dont la régulation de l’expression semble contrôlée de manière synergique par les FN et l’auxine. Parmi ces gènes, certains sont impliqués dans l’homéostasie de l’auxine ou d’autres hormones (notamment cytokinines et éthylène) connues pour intervenir à la fois dans la régulation de la formation des RL et de la nodulation. Le but de ce stage sera de mieux comprendre cette interaction synergique entre FN et auxine et le rôle possible de ces gènes candidats dans la formation des RL induites par les FN ainsi que dans la nodulation. Pour cela :
1) L’interaction entre NF et auxine sur la formation des RL sera testée par des approches pharmacologiques chez différents mutants de voies hormonales (comme des mutants de perception de l’éthylène et des cytokinines).
2) l’effet de l’auxine sur la nodulation sera testé par des approches pharmacologiques chez M. truncatula
3) La validation des profils d’expression de gènes candidats dans les voies éthylène, auxine et cytokinines sera entreprise par des approches de RT-PCR quantitative et l’établissement de constructions promoteur:GUS à analyser in planta, notamment au cours de la formation des RL mais aussi lors de la nodulation.
L’ensemble de ces données permettra d’avancer dans notre compréhension de l’interaction entre signalisation symbiotique et voies hormonales aussi bien au cours de la nodulation que pour la stimulation de la formation des racines induites par les FN. Une analyse plus poussée de cette interaction avec des approches de génétique inverse sur les gènes candidats les plus pertinents pourra faire l’objet d’une thèse.
Techniques utilisées
Culture de plantules in vitro ; coloration histochimique ; observations en microscopie optique; transformation de racines de M. truncatula par Agrobacterium rhizogenes ; clonage de gènes d’intérêt pour créer des constructions rapporteurs « promoteur candidat » couplé au gène GUS ; manipulation d’ARN ; RT-PCR ; analyses statistiques.
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.