Le signal phosphate chez ''Arabidopsis thaliana'' : analyse génétique et moléculaire

Phosphate signal in ''Arabidopsis thaliana'' : genetic and molecular analysis

• Auteur / Autrice : Julie Misson
• Direction : Laurent Nussaume
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé. Biologie végétale
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phosphates de calcium

Arabidopsis thaliana

Plantes -- Adaptation

Transduction

Résumé

Le phosphate est un nutriment essentiel pour le développement et le métabolisme des plantes. La plante a développé de nombreuses réponses pour croître au mieux dans des sols souvent limitant en cet élément. Pour avoir une vision globale de ces réponses, nous avons effectué une analyse transcriptionnelle chez ''Arabidopsis thaliana'' pour identifier toutes les cibles du phosphate. Environ 700 gènes modulés en carence en Pi ont été classifiés le type de régulation (induction, répression), la localisation de l’expression, la cinétique d’induction et leur fonction. Ces données constituent une mine de renseignements qui permettront de guider de futures recherches pour comprendre les stratégies de la plante et les mécanismes moléculaires mis en jeu pour répondre à la carence en phosphate. Un gène cible particulier, le transporteur de phosphate à haute affinité Pht1;4 a été caractérisé à partir de lignées d’insertion mutante pour ce gène. Nous avons pu déterminer le rôle de ce transporteur parmi tous ses homologues de la famille Pht1. Très fortement induit en condition de carence, il permet d’augmenter la capacité d’absorption de phosphate de la plante de 40% dans ces conditions. L’une des lignées, pht1;4-1, possède un gène rapporteur GUS fusionné au promoteur de ce gène cible du phosphate et a permis d’établir le profil d’expression de ce gène dans les couches cellulaires externes de la racine en condition de carence. Nous l’avons utilisé comme témoin de la carence en phosphate dans un crible génétique pour identifier des mutants touchés dans la régulation par le phosphate. Dans la descendance de graines de pht1;4-1 mutagenéisées, nous avons isolé cinq mutants par (phosphate abnormal response) qui présentaient un gain d’expression de Pht1;4 sur milieu riche en phosphate. Leur caractérisation montre qu’ils sont affectés dans diverses réponses au phosphate et sont probablement touchés dans la régulation transcriptionnelle ou post-transcriptionnelle du gène.

Phosphate is an essential nutrient for plant development and metabolism. Plants have developed numerous responses in order to grow in soils often limiting in this element. In order to have a global vision of these responses, we have performed a transcriptional analysis on ''Arabidopsis thaliana'' to identify the targets of phosphate. The 700 genes found modulated by Pi have been classified following their functions and their regulation (induction/repression by Pi starvation, root/leaves expression, « early » or « late » modulation using transfer experiments). A Pi-starvation-induced gene, the high affinity Pi transporter Pht1;4 has been characterized. Using insertion mutants lines, we have shown the role of this transporter among its homologues from the Pht1 family. It contributes to 40% of Pi uptake capacity of the Pi starved plant. One of the insertion line, pht1;4-1, contains a GUS reporter gene fused to the Pht1;4 promoter, allowing the determination of the expression pattern of this gene in external cell layers of the root only in Pi limiting condition. We have used this line as a visual control of Pht1;4 regulation in a genetic screen to identify mutants deregulated in Pi signal transduction pathway. In the progeny of pht1;4-1 mutagenized seeds, we have isolated five mutants par (phosphate abnormal response), which exhibited a constitutive expression of Pht1;4 independently of the Pi supply condition. Their characterization shows that they are affected in various Pi starvation responses and are probably mutated in the transcriptional or post-transcriptional regulation of this gene.