Analyse fonctionnelle des gènes précoces impliqués dans la symbiose fixatrice d'azote entre Medicago truncatula et Sinorhizobium meliloti

par Géraldine Lougnon

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Eva Kondorosi.


  • Résumé

    Les légumineuses utilisent une voie de signalisation commune pour établir l’association symbiotique avec les rhizobiums et les champignons endomycorhiziens. La perception du microorganisme a lieu à la membrane plasmique et active une cascade de transduction du signal jusqu’au noyau pour la transcription de gènes spécifiques. Le gène NORK chez les espèces de Medicago code pour un récepteur kinase-like, composant de la voie de signalisation des facteurs Nod et essentiel pour le développement de la nodosité. Pour comprendre le rôle de NORK, nous avons cherché des protéines partenaires agissant en aval par double hybride et nous avons identifié une 3-hydroxy-3-méthylglutaryl Coenzyme A réductase (MtHMGR1). MtHMGR1 fait partie d’une famille multigénique chez M. Truncatula contrôlant la biosynthèse de mévalonate et en testant d’autres membres nous avons trouvé une spécificité pour cette unique protéine. La répression spécifique de l’expression de MtHMGR1 entraîne une inhibition de la nodulation. Ainsi, MtHMGR1 est un nouveau composant de la voie de signalisation symbiotique qui pourrait contrôler la production de cytokine et la biosynthèse de stérols. Des études surd’autres mutants, présentant le même phénotype, ont révélé l’existence du gène DM11 codant un canal ionique potentiel. Alors que ses homologues chez L. Japonicus, CASTOR et POLLUX, sont localisés dans les plastres, nous avons localisé la protéine de fusion DM11 :GFP, fonctionnelle, à la membrane nucléaire des cellules de racines de M. Truncatula lorsque elle est exprimée sous promoteur 35S ou natif. Il se peut que la région N-terminal de DM11 soit en partie responsable de sa localisation. Ces nouvelles informations placent DM11 dans l’enveloppe nucléaire, proche du lieu d’origine des oscillations de la concentration en calcium cytoplasmique induits par les facteurs Nod.

  • Titre traduit

    Functional analysis of early genes involved in nitrogen fixing symbiosis between Medicago truncatula and Sinorhizobium meliloti


  • Résumé

    Legumes utilize a common signaling pathway to form symbiotic associations both with rhizobial bacteria and arbuscular mycorrhizal fungi. The microbe perception is believe to take place at the plasma membrane, activating a cascade that converges on the nucleus where transcriptional reprogramming takes place. The NORK gene in Medicago species encodes a receptor-like kinase, component of the Nod signal transduction pathway and essential for root nodule development. NORK is required for the generation of nucleus associated calcium spikes in response to Nod factors as well as for infection of plant cells with rhizobia. To understand the mode of NORK action, we searched for its downstream targets by yeast two-hybrid screens. We identified 3-hydroxy-3-methylglutaryl Coenzyme A reductase (MtHMGR1) as a interacting partner of NORK. MtHMGR1 belong to a multigene family in M. Truncatula whose members are key component of the mevalonate pathway. Testing other members, the interaction specificity was revealed for MtHMGR1. Downregulation of MtHMGR1 expression affect dramatically the nodulation process. Thus, MtHMGR1 is a novel component of the symbiotic signaling pathway that could control biochemical pathway such as cytokinin and sterol synthesis for protein isoprenylation. Genetics studies on other mutants with same phenotypes have identified in M truncatula DM11 gene that encodes a putative ion channel. While the DM11 homologs from Lotus japonicus, XASTOR and POLLUX, were recently reported to localize in plastids, we report here that a functional DM11:GFP fusion localizes to the nuclear envelope in M. Truncatula roots when espressed both a constitutive 35S promoter and from a native DM11 promoter. Localization may be mediated in part by sequences located within the amino-terminus of DM11. These new data place DM11 in the nuclear envelope in close proximity to the origin of Nod factor induced calcium spiking.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (222-[126] p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 189-222

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2007)103
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