Etude génétique et moléculaire de deux gènes de Medicago truncatula, DMI3 et RPG, contrôlant l'établissement de symbioses racinaires

Genetic and molecular studies of two Medicago truncatula genes, DMI3 and RPG, that control establishment of root symbioses

• Auteur / Autrice : Olivier Godfroy
• Direction : Charles Rosenberg, Frédéric Debelle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biosciences végétales
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phytopathologie -- Aspect moléculaire

Plantes -- Cytogénétique

Transduction du signal cellulaire chez les plantes

Symbiose

Rhizobium leguminosarum

Medicago

Mots clés libres

Medicago truncatula

Symbiose mycorhizienne à arbuscule

Signalisation

Infection

Dmi3

Rpg

Résumé

Le gène DMI3 de la légumineuse modèle Medicago truncatula code pour une Calcium and Calmodulin dependent protein Kinase (CCaMK) qui intervient dans les voies de signalisation nécessaires à l'établissement des symbioses mycorhizienne et rhizobienne. Nous avons montré qu'une CCaMK de riz peut restaurer la capacité d'un mutant dmi3 à noduler en présence de rhizobium. Une CCaMK de non légumineuse est donc capable de reconnaître et de transduire le signal calcique induit par les facteurs Nod du rhizobium. De plus, les résultats de complémentation ainsi que les études d'expression tissulaire de ce gène indiquent que DMI3 est requis tout au long du processus d'infection de la racine par les rhizobium. Ce processus infectieux nécessite également le gène RPG. Par des études d'expression tissulaire, nous avons confirmé que RPG, comme DMI3, est étroitement lié au développement des cordons d'infection, des structures symbiotiques particulières nécessaires à l'infection.

The DMI3 gene of the model legume Medicago truncatula encodes a Calcium and Calmodulin dependant Protein Kinase (CCaMK) involved in the signalling pathways leading to the establishment of both mycorrhizal and rhizobial root symbiosis. We have shown that a rice CCaMK can restore the nodulation ability of a M. Truncatula dmi3 mutant, indicating that a non-legume CCaMK is able to recognize and transduce a calcium signal elicited by the specific Nod Factors produced by the rhizobial symbiont. Furthermore, complementation experiments and spatial expression studies of DMI3 indicate that the CCaMK is necessary for successful infection of plant roots by rhizobia. This infection process also requires the RPG gene. By spatial expression studies, we confirmed that RPG and DMI3 are both tightly associated with the development of infection threads, which are symbiotic specific structures required for root infection of M. Truncatula by rhizobia.