Implication des gènes de transporteurs de nitrate NRT2.1, NRT2.5 et NRT2.6 dans la réponse de stimulation de croissance induite par la bactérie rhizosphérique Phyllobacterium brassicacearum STM196 chez Arabidopsis thaliana

par Maya Kechid

Thèse de doctorat en Biologie intégrative des plantes

Sous la direction de Bruno Touraine et de Abdelhamid Djekoun.

Le président du jury était Nadia Ykhlef.

Le jury était composé de Bruno Touraine, Abdelhamid Djekoun, Nadia Ykhlef, Fatiha Aïd, Jean-Jacques Bono.

Les rapporteurs étaient Fatiha Aïd, Jean-Jacques Bono.


  • Résumé

    L'effet stimulateur de la croissance et de la nutrition des plantes exercés par les PGPR (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria) a longtemps été étudié en s'intéressant à la bactérie. Cependant, les voies de signalisations impliquées dans la réponse de la plante à l'inoculation restent mal étudiées. A cet effet, notre étude entre dans le cadre des recherches visant les réponses physiologiques et moléculaires de la plante induites par une PGPR. Dans notre équipe de recherche, nous avons choisi la PGPR Phyllobacterium brassicacearum STM196 isolée de la rhizosphère de Colza et nous l'avons inoculée à la plante modèle Arabidopsis thaliana. Cette PGPR a montré sa capacité à stimuler l'allongement des racines latérales et des poils racinaires ainsi que d'augmenter la production de biomasse par la plante. Une forte surexpression de deux gènes de la famille de transporteurs de nitrate NRT2, NRT2.5 et NRT2.6, a été observée chez les plantes inoculées avec STM196. La fonction des produits de ces deux gènes n'est pas connue. Cependant, les données de transcriptomiques accumulées dans l'équipe font ressortir ces deux gènes comme des candidats intéressants dans les réponses moléculaires à l'interaction avec STM196. D'autre part, des études précédentes dans l'équipe ayant montré des effets antagonistes de la bactérie et du nitrate sur le développement racinaire, il est important de considérer la relation entre les effets de la nutrition nitrique et de la bactérie. Le principal transporteur responsable de l'absorption de NO3- étant NRT2.1, nous nous sommes intéressés à son rôle dans les réponses de la plante à la bactérie et à sa relation éventuelle avec NRT2.5 et NRT2.6. Nous avons réalisé une approche de génomique inverse avec les trois simples mutants ko nrt2.1, ko nrt2.5 et ko nrt2.6 dont nous disposions au départ, et avec les trois doubles mutants nrt2.5xnrt2.6, nrt2.1xnrt2.6 et nrt2.1xnrt2.5 que nous avons généré. Nous avons démontré que les gènes NRT2.5 et NRT2.6 sont impliqués dans les réponses de stimulation de croissance de la plante et de modification d'architecture racinaire à la PGPR STM196. Cette voie de régulation est indépendante des contrôles exercés par le statut azoté de la plante.Mots clés: Interaction plante-microorganisme, Phyllobacterium brassicacearum STM196, Arabidopsis thaliana, transporteurs de nitrate, NRT2.1, NRT2.5, NRT2.6, Activité nitrate réductase, NR1, expression des gènes.

  • Titre traduit

    Involvement of NRT2.1, NRT2.5 and NRT2.6 nitrate transporter genes in the growth promotion response of Arabidopsis thaliana to the rhizospheric bacterium Phyllobacterium brassicacearum STM196


  • Résumé

    AbstractThe promotion of plant growth and nutrition by some rhizospheric bacteria (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR) is well known for a long time. However, the signaling pathways involved in the plant responses to these bacteria still remain essentially obscure. Our study aims at identifying molecular factors of plant physiological and developmental responses induced by PGPR. For this goal, we used the PGPR strain Phyllobacterium brassicacearum STM196, which has been isolated from rape rhizosphere, and the plant model Arabidopsis thaliana. This PGPR stimulates lateral root and root hair elongation and induce an increase of plant biomass production. Two genes of the NRT2 family of nitrate transporters, namely NRT2.5 and NRT2.6, are strongly overexpressed upon inoculation of Arabidopsis with STM196. The function of NRT2.5 and NRT2.6 is not known. However, transcriptomic data obtained in our team show that these two genes are promising candidates of the molecular responses to STM196. In addition, previous work in our team showed antagonistic effects of STM196 and exogenous nitrate on root development, showing that the effects of the bacteria must be considered together with those of nitrate nutrition. Since NRT2.1 is the major transporter for NO3- uptake, we looked at its role in the plant response to STM196 and its possible relationship with NRT2.5 and NRT2.6. We carried out a reverse genetic approach using the single mutants ko nrt2.1, ko nrt2.6 and ko nrt2.5 available at the moment this thesis work began and the double mutants nrt2.5xnrt2.6, nrt2.1xnrt2.6 and nrt2.1xnrt2.5 we generated. We demonstrated that NRT2.5 and NRT2.6 are involved in plant growth stimulation by STM196 and the root architecture changes elicited by this bacterium. This NRT2.5/NRT2.6-dependent pathway is independent from the regulations exerted by N nutritional status. Key words: Plant-microorganism interaction, Phyllobacterium brassicacearum STM196, Arabidopsis thaliana, nitrate transporter, NRT2.1, NRT2.5, NRT2.6, nitrate reductase activity, NR1, genes expression.

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