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Stage:9
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes UMR CNRS-INRA 2594/441
Equipe d'accueil : Signaux symbiotiques et leur perception/transduction
Encadrant(e)(s) : Sandra Bensmihen / Sandra.Bensmihen@toulouse.inra.fr /Tél: 05 61 28 54 63
Les symbioses rhizobienne et mycorhizienne ont un impact important sur le développement des végétaux terrestres. Si l’influence des rhizobia sur le développement de structures racinaires néoformées pour les accueillir, les nodules, commence à être bien décrite, peu de choses sont connues sur l’influence des signaux diffusibles mycorhiziens (Myc) ou rhizobiens (Nod) isolés sur le développement des racines latérales (RL). En effet, des travaux précédemment menés dans l’équipe ont montré que des signaux diffusibles produits par des champignons mycorhiziens (« facteurs Myc ») ainsi que les lipochitooligosaccharides (facteurs Nods) produits par Shinorhizobium meliloti sont capables de stimuler la formation de RL chez Medicago truncatula (Olah et al., 2005). Le but de ce stage sera de mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans cette réponse.
Dans un premier temps, l’étudiant(e) s’attachera à décrire les phénomènes cellulaires mis en cause. Une première caractérisation visera à mieux décrire la zone de la racine principale sensible à la stimulation par les facteurs symbiotiques pour la formation des RL. Une fois cette zone définie, une caractérisation fine (par une étude microscopique à différents temps après traitement) visera à observer les phénomènes de division cellulaire impliqués. En effet, on cherchera à comparer des racines non traitées avec des racines traitées avec des facteurs Nod ou des facteurs Myc et observer si les stades d’initiation de développement des RL sont différents. Cette analyse sera également menée dans des fonds mutants, connus pour altérer la voie de signalisation symbiotique et ne présentant pas une stimulation de la formation des RL d’origine symbiotique, ou seulement en présence de facteurs Myc mais pas en réponse aux facteurs Nod (Olah et al., 2005). Cette observation sera facilitée par la présence d’un marqueur des cellules en division.
Parallèlement, afin de mieux comprendre quels sont les mécanismes hormonaux recrutés pour stimuler la formation de ces RL, l’étudiant(e) testera aussi l’induction de gènes rapporteur_GUS, liés notamment à la perception de l’auxine. En effet, les facteurs Nods sont supposés altérer le transport d’auxine via la production locale de flavonoïdes (inhibiteurs de ce transport) (Mathesius et al., 1998) mais rien n’est connu du côté « Myc ». Cette approche pourra être complétée par l’étude de l’influence d’antagonistes du transport de l’auxine sur le développement de ces RL, afin d’étudier l’importance du transport d’auxine dans cette réponse développementale.
Enfin, de nouveaux marqueurs de la différenciation des cellules de la racine, issus de travaux sur Arabidopsis thaliana, seront testés par transformation par A. rhizogenes chez Medicago truncatula, afin d’obtenir de nouveaux outils de caractérisation plus fine des événements cellulaires.
Techniques utilisées
Culture de plantules in vitro ; coloration histochimique ; observations en microscopie optique (voire confocale) ; transformation de M. truncatula par A. rhizogenes ; clonage de gènes d’intérêt pour créer des constructions rapporteurs « promoteur spécifique » couplé à une molécule fluorescente ou le gène GUS.
Références bibliographiques
Mathesius, U., Bayliss, C., Weinman, J.J., Schlaman, H.R.M., Spaink, H.P., Rolfe, B.G., McCully, M.E., and Djordjevic, M.A. (1998). Flavonoids Synthesized in Cortical Cells During Nodule Initiation Are Early Developmental Markers in White Clover. Molecular Plant-Microbe Interactions 11, 1223-1232.
Olah, B., Briere, C., Bécard, G., Dénarié, J., and 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.