Impact de l'ozone sur la photosynthèse : effets sur les carboxylases (PEPc et Rubisco) des plantes en C3 et en C4.

Ozone impact on photosynthesis : effects on C3 and C4 plant carboxylases (PEPc and Rubisco)

• Auteur / Autrice : Louis Leitao
• Direction : Jean-Philippe Biolley
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phosphoenolpyruvate carboxylase

Rubisco

Haricot commun

Maïs

Plantes -- Effets de l'ozone

Résumé

Afin d'étudier l'impact d'un stress chronique et réaliste à l'ozone sur les enzymes responsables de la fixation du CO2 chez les plantes en C3 et en C4, nous avons déterminé et comparé, chez le haricot (C3) et le maïs (C4), les effets de concentrations croissantes en polluant sur la PEPc (phosphoénolpyruvate carboxylase) et la Rubisco (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase). Il s'agissait de rechercher d'éventuelles corrélations pouvant exister entre l'activité, la quantité voire la qualité de ces carboxylases et de les relier aux teneurs pigmentaires qui peuvent constituer des descripteurs efficaces de l'état de sénescence foliaire. Grâce à un dispositif de fumigation en chambres à ciel ouvert, nous avons démontré qu'en fonction de la concentration en polluant et de la dynamique d'exposition, l'ozone peut modifier les quantités et les activités des carboxylases, ainsi que les teneurs pigmentaires foliaires des deux végétaux étudiés, ces perturbations pouvant être associées à la présence de symptômes foliaires et/ou à une réduction de la biomasse. Chez le haricot, l'ozone peut stimuler l'activité de la PEPc anaplérotique alors qu'il réduit celle de la Rubisco, cette dernière ayant pu être associée à la formation de groupements carbonyles sur l'enzyme et à une chute de la quantité de Rubisco native. Chez le maïs, des concentrations modérées en ozone peuvent stimuler les activités et les teneurs de la PEPc et de la Rubisco alors que ces mêmes critères sont réduits par des concentrations plus élevées en polluant. Des analyses par RT-PCR en temps réel montrent que seules certaines de ces variations peuvent s'expliquer au niveau transcriptionnel.

In order to study chronic and realistic ozone stress on C3 and C4 plant carboxylating enzymes, effects of increasing ozone concentrations on PEPc (phosphoenolpyruvate carboxylase) and Rubisco (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase) enzymes have been determined and compared in bean (C3) and maize (C4) plants. We intended to seek possible correlations between carboxylases ' activity, quantity and quality, and connect them to pigment contents which can describe foliar senescence state. Using an open top chamber technology, it has been determined that, according to pollutant concentration and dynamic of exposure, ozone can modify bean and maize carboxylases' activity and quantity, as well as pigment contents. These modifications could be associated with foliar symptoms and/or plant biomass reductions. On bean, ozone could stimulate PEPc anaplerotic isoform activity whereas it could reduce Rubisco's one. Rubisco activity decrease had been associated with the formation of Rubisco small subunits carbonyls and with a decrease of native Rubisco's amount. In maize plants, moderate ozone concentrations have been shown to stimulate PEPc and Rubisco activities and contents whereas these same criteria were reduced by higher ozone concentrations. Real-time RT-PCR analyses revealed that only some of these variations can be explained at transcriptional level.