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Stage:20
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes (LIPM) CNRS-INRA BP 52627 )
Equipe d'accueil : Transcriptome et Régulateurs symbiotiques chez Medicago truncatula (responsable P. Gamas)
Encadrant(e)(s) : Pascal Gamas (DR CNRS) ; 05.61.28.55.14/ 06.86.27.64.48 ; Pascal.Gamas@toulouse.inra.fr
Résumé du sujet
L’interaction symbiotique entre les légumineuses et les Rhizobia met en jeu la formation d’un nouvel organe sur la racine, le nodule, qui abrite ces bactéries et leur permet de fixer l’azote atmosphérique au profit de la plante. Cette symbiose est d’un intérêt agronomique et écologique considérable, puisqu’elle fournit à l’échelle de la planète environ le tiers de l’azote assimilable par les plantes, sans les effets délétères pour l’environnement des engrais minéraux. Au niveau biologique, c’est un système particulièrement riche pour étudier les interactions plantes - bactéries ainsi que l’initiation et le développement d’un organe.
Les recherches sur les symbioses ont été ces dernières années très fructueuses au niveau international. Ainsi, les molécules permettant la reconnaissance spécifique hôte-bactérie ont été identifiées ainsi que plusieurs gènes clefs impliqués dans leur perception et transduction. Par ailleurs le développement de la génomique a permis, notamment dans notre équipe, d’identifier de nombreux gènes végétaux associés à différentes étapes de la symbiose (Combier et al., 2006, 2008 ; Godiard et al., 2007, Vernié et al., 2008; Moreau et al., in prep). Nous nous intéressons prioritairement aux facteurs de transcription susceptibles de contrôler l’expression coordonnée de ces gènes, tout particulièrement au cours de l’organogénèse nodulaire.
EFD est un facteur de transcription de la famille des ERF (Ethylene Response Factors). Nos données suggèrent qu’il est impliqué dans le processus de différenciation de tissus fonctionnels pour la fixation d’azote, d’où son nom (Ethylene response Factor required for nodule Differentiation). Une mutation nulle dans ce gène conduit en effet à produire des nodules non fixateurs, altérés dans la structure et l’organisation des cellules végétales et bactériennes (Vernie et al., 2008). La recherche de gènes contrôlés par EFD nous a révélé une cible (MtRR4) permettant de formuler des hypothèses attractives sur le mode d’action d’EFD. Les homologues de MtRR4 chez Arabidopsis thaliana sont en effet connus pour réguler négativement la voie cytokinine, dont l’importance a été récemment démontrée pour la nodulation (Gonzalez-Rizzo et al., 2006; Tirichine et al., 2007). On peut donc penser qu’inhiber la voie cytokinine est important pour permettre la différenciation des tissus nodulaires sous-méristématiques. Mieux comprendre le mode d’action de EFD suppose de déterminer s’il existe d’autres cibles possibles pour ce facteur de transcription d’une part et tester l’hypothèse du rôle clef de RR4 et du contrôle des cytokinines au sein du nodule d’autre part.
Le projet que nous proposons vise à poursuivre l’analyse de la régulation et du mécanisme d’action d’EFD.
• Nous avons déterminé qu’un fragment de 359 bp du promoteur de RR4 (pRR4), porteur d’une boite répétée de 26 ntd, suffit à la transactivation par EFD chez Nicotiana benthamiana; il convient à présent de valider l’importance fonctionnelle de ce fragment et d’éléments cis qu’il renferme (notamment par mutations ou fusion à promoteur minimum puis tests de transactivation chez Nicotiana benthamiana)
• Des recherches de nouvelles cibles sont en cours par analyses sur puces Affy du transcriptome du mutant efd-1 et de racines EFDox; les gènes candidats trouvés seront validés (par Q-PCR) et analysés, notamment par examen bioinformatique de leur promoteur (comparaison avec le fragment cible identifié sur pRR4)
• Pour évaluer l’importance de la voie cytokinine dans la nodulation le mode d’action d’EFD, nous étudierons l’impact de l’inhibition par RNAi de la cytokinine oxidase nodulaire