- Stage:38 - Master 2 Recherche Biosciences Végétales

Stage:38

From Master 2 Recherche Biosciences Végétales

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Caractérisation des nouveaux partenaires d’une protéine de Medicago truncatula qui joue un rôle clé dans le processus d’infection symbiotique par les Rhizobium


Laboratoire d'accueil : Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes UMR CNRS-INRA 2594/441, BP52627, 31326 Castanet-Tolosan
Equipe d'accueil : Signaux symbiotiques et leur perception/transduction (Clare Gough/Julie Cullimore)
Encadrant(e)(s) : Clare Gough (05.61.28.54.63 Clare.Gough@toulouse.inra.fr)

Les Rhizobium sont des bactéries du sol capables d'induire, chez les légumineuses, la formation de nodosités racinaires à l’intérieur desquelles elles fixent l’azote. Les facteurs Nod sont des signaux symbiotiques de nature lipo-chitooligosaccharidique produits par des Rhizobium. Ces signaux contrôlent la spécificité d’hôte et sont nécessaires à la fois au développement des nodosités et à leur colonisation par les Rhizobium (Oldroyd and Downie 2008). La compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires mis en route par un tel organisme procaryote et contrôlés par un hôte eucaryote pour permettre l’infection symbiotique est d’un très grand intérêt scientifique.

La protéine RPG identifiée par l’équipe chez Medicago truncatula (Arrighi et al. 2008), joue un rôle clé dans le mécanisme de signalisation induit par les facteurs Nod, qui conduit au recrutement de fonctions végétales pour le développement du cordon d’infection par lequel les rhizobia entrent dans la plante. Dans la séquence prédite de la protéine nous avons identifié un signal potentiel d’adressage nucléaire et d’autres domaines protéiques potentiels. La recherche d’homologie a révélé une nouvelle famille de protéines spécifique aux plantes et dans laquelle RPG serait le seul membre ayant un rôle biologique déjà caractérisé.

Afin de comprendre la fonction moléculaire de la protéine RPG, nous avons récemment effectué un criblage par double-hybride chez la levure d’une banque de cDNA générés à partir de tissu racinaire traité par les facteurs Nod. Plusieurs candidats interagissant avec RPG ont ainsi été identifiés, et les interactions sont en cours de validation pour les clones les plus intéressants.

L’objectif principal de ce stage est d’approfondir ces résultats en étudiant :
(i) le profil d’expression de ces gènes au cours de l’interaction symbiotique (par Q-RT-PCR et analyse de fusions promoteurs-GUS).
(ii) la localisation sub-cellulaire des protéines (par expression transitoire de fusions traductionelles chez Nicotiana benthamiana).
(iii) l’effet sur le processus symbiotique de la surexpression des protéines chez M. truncatula.

En parallèle, l’étude de la protéine de RPG serait poursuivi à l’aide d’anticorps spécifiques de la protéine RPG qui ont été produits, et avec les fusions de RPG aux gènes rapporteurs fluorescents qui sont en cours de construction. Ainsi, l’objectif serait de déterminer la localisation sub-cellulaire de RPG au cours de l’infection symbiotique.

Les résultats de ce projet nous permettraient à la fois de mieux comprendre le processus d’infection symbiotique et d’identifier des nouveaux acteurs de la symbiose. Le projet pourrait être poursuivi avec une thèse sur la caractérisation fonctionnelle de candidats intéressants (knock-down et knock-out par RNAi et TILLING respectivement), ainsi que des études plus détaillées sur leurs interactions avec RPG et leurs fonctions.


Techniques utilisées
Culture de plantes; coloration histochimique ; biologie moléculaire (PCR, clonage, Q-RT-PCR..), observations en microscopie optique et confocale; transformation de M. truncatula par A. rhizogenes, expression transitoire chez Nicotiana benthamiana à l’aide d’A. tumefaciens, études de nodulation.

Références bibliographiques
Oldroyd GED and Downie JA (2008). Coordinating nodule organogenesis with rhizobial infection in legumes. Annu. Rev. Plant Biol. 59:519-546.
Arrighi JF, Godfroy O, de Billy F, Saurat O, Jauneau A, Gough C (2008) The RPG gene of Medicago truncatula controls Rhizobium-directed polar growth during infection. Proc Natl Acad Sci U S A. 105:9817-9822.