Contribution to the study of the Agrobacterium rhizogenes plast genes, rolB and rolC, and their homologs in Nicotiana tabacum

par Hanieh Mohajjel Shoja

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et moléculaire des plantes

Sous la direction de Léon Otten.

Soutenue en 2010

à Strasbourg .

  • Titre traduit

    Etude de deux gènes plast d’Agrobacterium rhizogenes, rolB et rolC et leurs homologues chez Nicotiana tabacum


  • Résumé

    Agrobacterium rhizogenes induit des chevelus racinaires sur un grand nombre d’espèces végétales par transfert d’un fragment d’ADN (ADN-T) vers le génome de son hôte. Tous les ADN-T d’A. Rhizogenes possèdent un fragment conservé portant des gènes d’induction de racines (gènes rol) rolA, rolB et rolC. RolB et rolC appartiennent à la famille des gènes plast des ADN-T, qui provoquent des effets de croissance importants, leur mécanisme de base reste à ce jour inconnu. Il a été démontré que plusieurs espèces de Nicotiana, dont N. Tabacum, contiennent des séquences d’ADN-T (cT-DNAs) résultant d’évènements de transformation anciens naturels. Nous avons montré que N. Tabacum contient deux fragment d’ADN-T, l’un porte les gènes torf8, trolA, trolB, trolC et dans certains cultivars torf13, l’autre porte torf14 et tmis. Des gènes trol, seul trolC est intact. L’expression contrôlée de trolC et du gène bactérien A4-rolC dans le tabac et Arabidopsis produisent des modifications de croissance très similaires, montrant par cela une grande conservation de la fonction de trolC dans le tabac. Certaines modifications, en particulier une accumulation accrue de saccharose, ressemble à celles induites par le gène plast 6b, dont la séquence est éloignée de celles des gènes rolC, suggérant qu’elles font partie des fonctions originales des gènes plast. Nous avons élargi nos études des gènes plast au gène rolB qui induit des nécroses foliaires. Nous avons montré que cet effet n’est pas une réponse d’hypersensibilité (HR), il pourrait s’agir d’un phénomène de sénescence, puisque la nécrose peut être bloquée par la cytokinine. L’activité tyrosine phosphatase rapportée dans la litérature n’a pas pu être confirmée dans des conditions expérimentales rigoureuses. Finalement, nous avons découvert les premiers gènes de type plast en dehors des Agrobactéries (et Nicotianae) dans un basiodiomycète formant des ectomycorrhizes, Laccaria bicolor.


  • Résumé

    Agrobacterium rhizogenes induces hairy roots on plants by transfer of a DNA fragment (the TDNA) to its host genome. All A. Rhizogenes T-DNAs have a conserved fragment that carries the root locus (rol) genes rolA, rolB and rolC; these are necessary and sufficient for the hairy root phenotype. RolB and rolC belong to the plast T-DNA gene family with strong effects on plant growth, the basic mechanism of these genes is still unknown. Interestingly, several Nicotiana species, including N. Tabacum, contain T-DNA sequences (cT-DNAs) that result from ancient natural transformation events. We have shown that N. Tabacum contains two cT-DNA fragments: one carries genes torf8, trolA, trolB, trolC and in some cultivars torf13, the other carries torf14 and tmis. Of the trol genes, only trolC is intact. Controlled expression of trolC and its bacterial homolog A4-rolC in tobacco and Arabidopsis caused very similar growth modifications, showing conservation of the trolC function in tobacco. Some modifications, in particular increased uptake of sucrose, resemble those induced by the distantly related plast gene 6b, suggesting that they are correspond to the basic plast gene functions. We have extended our plast studies to the rolB gene which induces leaf necrosis. We could show that rolB-induced necrosis is not a hypersensitive response (HR) and rather resembles a senescense phenomenon, as it can be blocked by cytokinins. An earlier reported RolB tyrosine phosphatase activity could not be confirmed under carefully controlled conditions. Finally, we have discovered the first plast-like genes outside Agrobacterium (and Nicotiana) in an ectomycorrhizal basidiomycete, Laccaria bicolor.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (250 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 104-129

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  • Bibliothèque :
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2010;0746
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