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Stage:50
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : LIPM INRA-CNRS
Equipe d'accueil : Gough/Cullimore
Encadrant(e)(s) : Frederic Debelle (debelle@toulouse.inra.fr), Charles Rosenberg (crosen@toulouse.inra.fr)
Titre du sujet
Vers le clonage d’un locus de Medicago truncatula contrôlant la spécificité d’interaction avec Sinorhizobium meliloti
Equipe d’accueil
Clare Gough- Julie Cullimore
Laboratoire
LIPM
Responsable de stage
F. Debellé (CR INRA) , C. Rosenberg (DR INRA)
Résumé du sujet
Enjeux et contexte scientifique
La symbiose rhizobium-légumineuse, par sa capacité à rendre l’azote atmosphérique assimilable par les plantes, a une importance agronomique et écologique majeure. Cette symbiose est caractérisée par une forte spécificité entre les partenaires bactérien et végétal et il a été montré que la structure des facteurs Nod, lipooligosaccharides sécrétés par les rhizobium, joue un rôle crucial dans le contrôle de la spécificité d’hôte. Les mécanismes qui permettent la reconnaissance spécifique de ces molécules par la plante-hôte sont encore mal connus. S’il a été montré que des protéines de la famille des « receptor-like kinase » à domaine LysM interviennent dans la perception des facteurs Nod (Arrighi et al, 2006), il n’est pas exclu que d’autres protéines puissent aussi jouer un rôle dans la reconnaissance de la structure de ces molécules.
Nous avons voulu exploiter le fort niveau de diversité génétique qui existe parmi les populations naturelles de la légumineuse modèle M. truncatula pour identifier des gènes contrôlant la reconnaissance des facteurs Nod. Nous avons ainsi mis en évidence des différences dans l’aptitude à noduler de diverses lignées naturelles de M. truncatula en présence d’un mutant de Sinorhizobium meliloti produisant des facteurs Nod modifiés. Une analyse génétique (T. Huguet et col. , résultats non publiés) a permis d’identifier un locus, sym3, localisé sur le chromosome 7, qui contrôle ce processus et pourrait donc être impliqué dans la reconnaissance de la structure des facteurs Nod.
Projet
Le projet consiste à poursuivre la caractérisation de sym3 pour aboutir au clonage de ce gène (éventuellement au cours d’une thèse suivant le M2R). Dans ce but deux approches seront poursuivies : génétique de liaison et génétique d’association.
Dans la première approche le candidat participera à la cartographie génétique fine de sym3 en utilisant notamment des lignées recombinantes (RILs). Comme la région du génome contenant sym3 n’est qu’incomplètement séquencée actuellement, le candidat participera également à la cartographie physique de cette région préalable à son séquençage qui sera réalisé par des collaborateurs américains (JCVI). Les données obtenues permettront de préciser la position de sym3 et éventuellement d’identifier des gènes candidats. Enfin le candidat participera à l’amélioration des protocoles de transformation de différentes lignées de M. truncatula par Agrobacterium rhizogenes, afin de réaliser l’étape de validation finale.
En ce qui concerne l’approche par génétique d’association, le candidat poursuivra l’analyse du phénotype symbiotique de lignées de M. truncatula en présence du mutant de S. meliloti produisant des facteurs Nod modifiés. Seront caractérisées en particulier les lignées dont le reséquençage est en cours aux USA dans le cadre du projet Medicago Hap Map. Ce travail pourrait permettre d’identifier sym3 par génétique d’association à l’échelle du génome. L’approche de génétique d’association pourrait également se révéler précieuse pour la validation de candidats identifiés par l’approche précédente .
Le candidat travaillera dans notre équipe avec un assistant ingénieur impliqué à temps partiel sur ce projet. Ce travail est réalisé en collaboration avec le laboratoire SP2-ENSAT qui a une longue expérience de l’utilisation de la variabilité naturelle de M. truncatula pour identifier des gènes d’intérêt. Notre équipe au LIPM a une grande expérience dans le clonage positionnel de gènes chez M. truncatula (Lévy et al 2004, Arrighi et al 2008) et participe au programme international de séquençage du génome de M. truncatula (Cannon et al 2006), ressources qui devraient être précieuses pour la réussite du projet.
Références
Arrighi et al 2006, Plant Physiol 142 :265
Arrighi et al 2008, PNAS 105 : 9817
Cannon et al 2006 , PNAS 103 :18026
Lévy et al 2004, Science 303 :1361