Étude de l’architecture racinaire, du métabolisme des lipides membranaires et des gènes associés chez le riz Oryza sativa L. dans le cadre de la toxicité aluminique

par Van Biet Huynh

Thèse de doctorat en Sciences de l'univers et de l'environnement

Sous la direction de Anne Pham Thi.

Soutenue le 17-05-2010

à Paris Est, dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement, en partenariat avec BIOEMCO - Biogéochimie et Ecologie des Milieux Continentaux (laboratoire) .

Le président du jury était Bruno Sotta.

Le jury était composé de Yasmine Zuily-Fodil, Anh-Thu Pham-Thi.

Les rapporteurs étaient Huguette Sallanon, Yves Jolivet.


  • Résumé

    L'acidité dans le sol, combinée à une toxicité aluminique est le stress environnemental le plus important limitant la production de riz (Oryza sativa L.). Dans ce travail, neuf variétés de riz vietnamien, ainsi que deux variétés de riz connues pour leur résistance/sensibilité à l'aluminium sont discriminées pour la tolérance à l'Al grâce à l'analyse de la croissance et la morphologie des racines en condition de culture hydroponique. Les lipides membranaires et l'expression des gènes liés au métabolisme de ces lipides ont également été analysés. Les résultats ont montré que la toxicité de l'aluminium influence tout le système racinaire du riz, elle inhibe la croissance de la racine principale ainsi que celle des racines latérales, le volume des racines, et le nombre de racines latérales. L'Al s'accumule dans les racines et les feuilles. Cette accumulation d'Al corrèle négativement avec la quantité de calcium, de magnésium et de potassium dans les tissus. L'aluminium diminue la teneur en lipides membranaires dans les racines et les feuilles, et ce d'autant plus que la variété est plus sensible. Dans les feuilles, l'acide gras le plus touché est l'acide linolénique C18 : 3 ; dans les racines, l'acide linoléique C18 : 2. L'aluminium provoque en outre dans les feuilles une diminution très importante de la teneur en monogalactosyl diacylglycerol MGDG, un galactolipide constitutif des membranes thylakoïdales. Dans les racines, c'est la phosphatidylcholine PC, qui diminue le plus. Ces modifications des lipides membranaires sont nettement plus importantes chez la variété de riz sensible que chez la variété tolérante. L'expression des gènes de synthèse est corrélée positivement avec les teneurs des lipides membranaires majeurs. Nos résultats ont montré que les lipides jouent un rôle important dans le maintien de l'intégrité et le fonctionnement des membranes cellulaires, et ont une influence sur la capacité des plantes à résister à la présence de l'aluminium dans le milieu

  • Titre traduit

    Root architecture, membrane lipid metabolism and associated genes in Rice plants submitted to Aluminium treatment


  • Résumé

    Soil acidity combined with the presence of Aluminium ions is a major environmental stress limiting rice (Oryza sativa) production. In this work, root growth and root morphology of nine vietnamese rice varieties and two IRRI reference varieties (one Al-resistant, one Al-sensitive) were studied in hydroponic conditions. Analysis of membrane lipid composition as well as the expression of genes related to lipid metabolism was also performed. Results showed that Al toxicity influenced negatively the whole root system : Al inhibited the elongation rate of the principal root and the lateral roots ; it decreased the root volume and the number of lateral roots. Al accumulated in root and leaf tissues. Al accumulation was negatively correlated with the amounts of Calcium, Magnesium and Potassium in plant tissues. Membrane lipid contents also decreased in roots and shoots, and these decreases were more important in the sensitive varieties than in the tolerant ones. In the shoots, linolenic acid C18:3 content was mostly affected, and in the roots linoleic acid C18:2. Furthermore, in the leaves Al provoked a large decrease in the main lipid of thylakoid membranes monogalactosyl diacylglycerol MGDG. In the roots, it decreased the phosphatidylcholine PC content. Lipid and fatty acid changes were more pronounced in Al-susceptible varieties than in tolerant ones. The expression of genes related to the biosynthesis of the main m embrane lipids during Al treatment correlated well with the time-course of membrane lipid composition. Our results indicated that lipids could play an important role in the integrity and function of cell membranes, and that they could be implicated in the capacity of plants to tolerate the presence of aluminium toxic ions in the environment

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