DNF2 et SYMCRK : deux gènes impliqués dans le contrôle symbiotique des réactions de défense chez Medicago truncatula

par Marie Bourcy

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Pascal Ratet.

Le président du jury était Susanna Rivas.

Le jury était composé de Pascal Ratet, Susanna Rivas, Alain Puppo, Claude Bruand, Marianne Delarue, Judith Filegmann.

Les rapporteurs étaient Alain Puppo, Claude Bruand.


  • Résumé

    Medicago truncatula forme une association symbiotique avec Sinorhizobium meliloti qui conduit à la formation de nodosités fixatrices d’azote. Les cellules symbiotiques végétales accueillent des centaines de bactéries qui restent viables dans la nodosité et se différencient en bactéroïdes fixateurs d’azote. Dans le but de mieux comprendre les mécanismes moléculaires nécessaires à la mise en place de cette interaction, nous avons recherché de nouveaux gènes de plante requis pour une symbiose effective en utilisant des approches de génétique directe et inverse. Des méthodes de biologie cellulaire et moléculaire ont été utilisées pour caractériser le phénotype des mutants et mieux comprendre la fonction biologique de ces gènes.Le gène symbiotique DNF2 code une phosphatidylinositol phospholipase C putative. Les nodosités formées par le mutant dnf2 contiennent une zone de fixation qui est réduite et dans laquelle les rhizobia ne se différencient pas complètement en bactéroïdes. De plus ces nodosités sénescent rapidement et présentent des réactions similaires à des réponses de défense. Sous certaines conditions d’expérimentation, le phénotype sauvage peut être restauré chez ce mutant ce qui montre le caractère conditionnel du phénotype.Le gène symbiotique SYMCRK code un récepteur kinase riche en cystéine. Le phénotype du mutant symCRK est similaire à celui de dnf2, ce qui suggère que ces deux gènes sont impliqués dans des processus aboutissant à des réponses similaires, probablement la persistance des bactéries dans les cellules végétales ou l’inhibition des réactions de défense de la plante. Les phénotypes Fix- atypiques des mutants dnf2 et symCRK suggèrent que les gènes correspondants sont impliqués dans les processus de répression des défenses de la plante et de persistance des bactéroïdes.

  • Titre traduit

    DNF2 and SYMCRK : two genes involved in the symbiotic control of defense reaction in Medicago truncatula


  • Résumé

    Medicago truncatula and Sinorhizobium meliloti form a symbiotic association resulting in the formation of nitrogen-fixing nodules. In the nodules, symbiotic plant cells home and maintain hundreds of viable bacteria which are differentiated into bacteroids, the nitrogen-fixing form of rhizobia. In order to better understand the molecular mechanism sustaining this phenomenon, we used a combination of forward and reverse genetics approaches to identify genes required for nitrogen fixation. In addition we have used cell and molecular biology to characterize the phenotype of the corresponding mutants and to gain an insight into the genes functions.The symbiotic gene DNF2 encodes a putative phosphatidylinositol phospholipase C-like protein. Nodules formed by the mutant contain a zone of infected cells reduced to a few cell layers. In this zone, bacteria do not differentiate properly into bacteroids. Mutant nodules senesce rapidly and they exhibit defense-like reactions. The dnf2 symbiotic phenotype has been shown to be dependent on the experimental conditions.The symbiotic gene SYMCRK encodes a cystein-rich receptor kinase. The symCRK phenotype is similar to dnf2 suggesting that the two genes SYMCRK and DNF2 are participating in similar processes. This atypical phenotype amongst Fix- mutants unravels DNF2 and SYMCRK as new actors of bacteroid persistence inside symbiotic plant cells and repression of plant defense.


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