Rôles in planta de canaux potassiques de la famille Shaker chez Arabidopsis : analyses moléculaires, génétiques et fonctionnelles

par Karine Mouline

Thèse de doctorat en Sciences agronomiques

Sous la direction de Hervé Sentenac.

Soutenue en 2002

à Montpellier, ENSA .


  • Résumé

    Chez les plantes, les canaux potassiques de la famille Shaker jouent un rôle majeur dans le contrôle de la perméabilité de la membrane à K+. Dans de nombreux types cellulaires, ils semblent constituer la principale voie d'entrée ou de sécrétion de cet ion. La famille Shaker comprend 9 gènes chez Arabidopsis. Au cours de ma thèse, j'ai contribué à l'analyse du rôle in planta de 5 d'entre eux, par des approches moléculaires, génétiques, et fonctionnelles. (i) SPIK est un canal d'influx exclusivement exprimé dans le pollen. Ln vitro, les tubes polliniques du mutant knock-out spik-1 avortent plus fréquemment et sont plus courts que les tubes sauvages. La mutation spik-1 conduit également, in planta, à une diminution du pouvoir de fertilisation du pollen. (ii) Les caractéristiques électrophysiologiques du produit du gène AtKC1 n'ont pas pu être déterminées. Cependant, l'analyse du phénotype d'un mutant atkc1-1 a révélé que le gène AtKC1 intervient très probablement dans le contrôle de l'équilibre ionique et hydrique de la plante. (iii) Le rôle du canal SKOR (impliqué dans la sécrétion de K+ dans la sève xylémienne) a été étudié à l'échelle de la plante entière, en comparant les flux de potassium et la concentration en K+ dans les feuilles chez le mutant skor-1 et chez la plante sauvage, à différents régimes de transpiration. Les données obtenues indiquent que SKOR participe à la régulation du flux d'exportation de K+ par la racine en rendant cette fonction relativement insensible au régime transpiratoire de la plante. (iv) L'analyse de mutants affectés dans l'expression fonctionnelle du canal GORK (identifié comme un canal sortant de la cellule de garde) a révélé que ce canal joue un rôle important dans l'efflux de K+ permettant la fermeture du stomate. (v) Enfin, j'ai montré que le canal AKT6 est exprimé dans la fleur ainsi que dans l'embryon à différents stades de développement. Il pourrait intervenir dans les mécanismes de dormance de la graine.

  • Titre traduit

    In planta roles of Arabidopsis Shaker patassion channels. Molecular, genetic and functional analysis


  • Résumé

    Shaker K+ channels are the main determinants of the membrane permeability to potassium in numerous plant cell types. Ln Arabidopsis, 9 genes code for Shaker potassium channels. My work has consisted in analysing the role of five of them, using molecular, genetic and functional approaches. (i) SPIK is an inward potassium channel specifically expressed in pollen. Ln vitro pollen germination assays showed that the spik-1 mutation led to impaired pollen tube growth. Ln vivo analysis of the transmission rate of the disrupted allele revealed a decrease in pollen competitive ability. (ii) Electrophysiological properties of AtKCl could not be determined. However, the phenotype of the atkc1-1 knock-out mutant revealed that AtKC1 is probably involved in the control of ionic and hydric status of the plant. (iii) SKOR is involved in K+ release into the xylem sap. We studied the role of SKOR at the whole plant level, by comparing K+ fluxes and K+ leaf concentrations in wild type and skor-1 knock-out mutant plants submitted to different transpiration rates. The results are consistent with a role for SKOR in the regulation of K+ export from the roots, allowing maintenance of a substancial K+ delivery rate and control of I(+ shoot concentration whatever the transpiration rate. (iv) Phenotypic analyses of mutants disrupted in the GORK coding sequence revealed that the corresponding channel is involved in K+ efflux leading to stomatal closure. (v) Finally, AKT6 was shown to be expressed in flowers and in embryonic tissues at different developmental stages. This channel could be involved in mechanisms leading to seed dormancy.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 129 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 306 réf.

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