Novel and symbiosis-related microRNAs in Lotus japonicus

par Ana De Luis Margarit

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Olivier Voinnet.

Soutenue en 2010

à Strasbourg .

  • Titre traduit

    Etude des microRNAS impliqués dans la symbiose de Lotus japonicus


  • Résumé

    Les légumineuses sont capables d'assimiler le N2 atmosphérique par le processus de la Fixation Symbiotique d'Azote (SNF). Les petits ARNs (sRNAs) sont des molécules de 18-25nt qui régulent l'expression génique par similarité de séquence dans le cadre du mécanisme du RNA silencing. Parmi les différents types de sRNAs, les microRNAs (miRNAs) sont des régulateurs post-transcriptionnels qui jouent un rôle clé dans les interactions plante-bactérie. Nous avons choisi l'espèce modèle Lotus japonicus pour l'étude de la contribution des miRNAs dans la SNF. Premièrement, nous avons identifié les gènes principaux du RNA silencing dans cette espèce. Nous avons ensuite créé des lignées transgéniques exprimant le suppresseur viral P19 qui interfére avec l'activité des miRNAs. Ensuite, nous avons entrepris une stratégie de séquençage de sRNAs de racines et nodules, avec l'objectif d'identifier des miRNA impliqués dans la symbiose. Les données obtenues ont été employées pour l'identification de miRNAs: 16 familles conservées et 27 nouveaux miRNAs potentiels. Une analyse comparative des sRNAs a révélé que l'expression d'un groupe spécifique de miRNA conservés est induite dans les nodules développés: miR167, miR171c, miR172, miR390 et miR397. Des analyses génétiques ont révélé que miR167 et miR172 sont indépendants de l'infection par Rhizobium, ce qui suggère son implication dans le développement du nodule. En revanche, miR397 est non seulement surexprimé lors de l'infection bactérienne, mais aussi suite à la fixation effective de l'azote. En conclusion, ce travail confirme que les miRNAs sont des régulateurs géniques impliqués dans des différentes étapes de la SNF.


  • Résumé

    Legumes assimilate N2 through the establishment of Root Nodule Symbiosis (RNS) with bacteria from the genus Rhizobia. Small RNAs are 18-25nt molecules that regulate gene expression in a sequence-specific manner via a mechanism known as ‘RNA silencing’. Among the different types of smRNAs, microRNAs (miRNAs) are post-transcriptional gene regulators that, in plants, play key regulatory roles in plant-microbe interactions. In this context, we chose the model legume Lotus japonicus to assess the contribution of microRNAs to RNS. First, we identified the main RNA silencing effectors in Lotus japonicus, with emphasis on miRNA-related pathways, and generated L. Japonicus transgenic lines expressing the tombusviral silencing suppressor P19, which interferes with miRNA action. We then embarked on a smRNA cloning/sequencing strategy. The pooled sequenced data served as basis for the identification of miRNA genes in Lotus japonicus: 16 conserved and 27 potentially novel miRNA families. Comparative analysis of cloned smRNAs from root and nodules revealed that a discrete number of conserved miRNAs, miR167, miR172, miR390 and miR397, are highly expressed in mature nodules, as opposed to roots. Genetic analysis showed that the accumulation of miR167 and miR172 is Rhizobium-independent, as opposed to miR397. Further genetic studies showed that miR397 induction is also reproduced at the systemic level but dependent on the establishment of a successful N2 fixation, rather than on the infection by Rhizobium per se. Thus, our findings confirm that miRNA are important gene regulators at different stages of the establishment of Symbiotic Nitrogen Fixation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (145 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 19 p.

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Danièle Huet-Weiller.
  • Accessible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2010;0477
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