Bases génétiques et physiologie de la sénescence foliaire et de la remobilisation de l'azote chez la plante modèle Arabidopsis thaliana

Foliar senescence and nitrogen mobilisation in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Céline Diaz
• Direction : Jean-François Morot-Gaudry, Céline Masclaux-Daubresse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Du génome aux organismes
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Versailles-St Quentin en Yvelines

Mots clés

Mots clés contrôlés

Feuilles -- Microbiologie

Plantes -- Effets de l'azote

Teneur en azote

Vieillissement

Arabidopsis thaliana

Résumé

La sénescence débuterait dès la fin de l'expansion foliaire pour prendre fin avec la mort de l'organe. Elle est caractérisée par de nombreux bouleversements métaboliques impliqués dans la destruction ordonnée et systématique des constituants cellulaires. Une des fonctions de cette phase de développement serait de permettre le recyclage et la remobilisation de nutriments des organes sénescents vers les organes en croissance, et ce avant que les feuilles ne meurent ou se détachent de la plante. Parmi les facteurs environnementaux impliqués dans sa durée et dans l'intensité des symptômes associés, citons les limitations en azote, en phosphate ou encore en lumière Ce travail de thèse présente une étude de l'expression des symptômes de sénescence foliaire et des fonctions de mobilisation de l'azote chez Arabidopsis thaliana lorsque cette plante est cultivée en situation de nutrition limitante en azote. Grâce à l'étude de la population de lignées recombinantes Bay-0 x Shahdara, les bases génétiques contrôlant l'expression du jaunissement foliaire ou l'accumulation d'anthocyanes, sous l'effet de la limitation en azote, ont été étudiées. Nous avons identifié 5 QTL de jaunissement dont deux ont été confirmés par HIF (Heterozygous inbred Family) et 6 QTL en relation avec l'accumulation d'anthocyane. La caractérisation de différents degrés de sénescence foliaire, au travers de l'observation du jaunissement foliaire, nous a permis de choisir cinq lignées présentant des phénotypes différentiels afin (i) d'étudier et comparer l'expression de marqueurs de sénescence biochimiques et moléculaires connus ; (ii) de faire une étude comparative de l'évolution des contenus en métabolites dans les feuilles de ces lignées ; (iii) d'estimer et comparer l'intensité et l'expression temporelle des évènements de mobilisation de l'azote. Ces approches de physiologie moléculaire ont révélé de nouveaux marqueurs métaboliques de la sénescence foliaire et permettent aussi de supposer que les évènements de mobilisation de l'azote et de sénescence pourraient être dissociés. L'existence d'un point de rupture dans le développement des lignées suggère l'existence d'un senseur de la limitation en azote capable d'orienter le comportement métabolique des tissus foliaires

Leaf senescence is a key step for plant nutrient economy and nitrogen management, which will end with cell death. The onset of leaf senescence might correspond to the end of leaf expansion. Among the environmental factors controlling this process we can note nutrient availabilities such as nitrogen or phosphate limitations. Leaf senescence is characterized by drastic metabolic changes that imply dismantling of organelles and destruction of cellular components. The major aim of such modifications is recycling and remobilisation of nutrients from the old and inefficient parts of the plant to the growing organs. Nitrogen is one of the major compounds mobilised from leaves to the rest of the plant during senescence. This manuscript present the result of study of symptoms associated with leaf senescence and nitrogen mobilisation in Arabidopsis thaliana grown under low nitrogen nutrition. Using the recombinant inbred line population raised from the cross between a Bay-0 and Shahdara ecotypes, the genetic bases controlling leaf yellowing or anthocyanin-related leaf-redness were investigated. Fives lines presenting different degrees of leaf yellowing were chosen in order to characterise their physiology. The expression of molecular and biochemical senescence-related markers was analysed. The modification of the metabolite contents in senescing leaves was determined, and allowed us to detect metabolites that can serve as senescence markers to discriminate lines from the point of view of leaf-senescing. The study of nitrogen-mobilisation suggested that the recycling and mobilisation of nitrogen from the old leaves to the new organs might not depend on the senescence capacity of the indivdual leaves, but on the capacity of the rosette to sense nitrogen-limitation