Interaction entre la nutrition azotée et le métabolisme respiratoire des plantes : Impact de la fixation du CO2 par la PEP-carboxylase sur la composition isotopique (13C/12C) du CO2 respiré par les organes autotrophes (feuilles) et hétérotrophes (racines).

par Yang Xia

Projet de thèse en Biologie

Sous la direction de Jaleh Ghashghaie.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème , en partenariat avec ESE Écologie, Systématique et Évolution (laboratoire) , Ecophysiologie Végétale (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    Abondance naturelle des isotopes stables constituent un outil puissant pour les études d'écophysiologie des plantes à différents niveaux (du métabolisme cellulaire de l'écosystème). Discrimination isotopique contre le carbone lourd (13C) se produit pendant l'absorption de CO2 photosynthétique conduisant à un appauvrissement de 13C-matière organique végétale (OM), tandis que le CO2 reste dans l'atmosphère devient 13C enrichi. Et en compilant de nombreuses données de littératures, il est montré que les feuilles sont en général 13C appauvri par rapport à tous les autres organes suggérant que les discriminations post-photosynthétiques ne se produisent. Différentes hypothèses sont postulés pour expliquer cette différence. L'un est «fractionnement respiratoires face entre les feuilles et les organes hétérotrophes, comme les racines", il est en raison des différences dans les voies métaboliques entre les tissus respiratoires autotrophes et hétérotrophes. Et ces mécanismes a déjà été confirmé (par Jaleh), mais il peut tout expliquer en partie le phonomenon entre-organe isotopic.Another hypothèses importants sont: l'activité de PEPc supérieur (re-fixation du CO2 par la PEP carboxylase par voie anaplérotique) dans les racines (hétérotrophe organes) par rapport aux feuilles. Mais il n'a pas élucidé yet.We envisagent de tester l'hypothèse d'une activité de PEPc supérieur dans les organes hétérotrophes. Nous allons répondre: Dans quelle mesure la (re) fixation du CO2 par PEPc est affectée par la nutrition azotée et dans quelle mesure cela affecte la signature isotopique de l'OM racinaire et-respiré CO2? Étant donné que le taux d'activité est liée à PEPc le type d'assimilation de l'azote, CO2-fixation marqué par PEPc sera suivie dans les racines des plantes cultivées sous différents types de nutrition azotée. Et Selecte C3 légumineuses (haricots, notre usine de modèle), un C3 non-légumineuses (tournesol), et 2 usines, l'une à la réduction dominante de nitrates dans les racines et l'autre dans les feuilles pour les expériences ultérieures.

  • Titre traduit

    Impact of nitrogen nutrition on CO2 fixation by PEP-carboxylase in roots versus leaves of different plant types and resulting effect on carbon isotope composition (13C/12C) of organic matter and respired CO2.


  • Résumé

    Natural abundances of stable isotopes constitute a powerful tool for plant ecophysiological studies at different levels (from cell metabolism to ecosystem). Isotope discrimination against the heavy carbon (13C) occurs during photosynthetic CO2 uptake leading to a 13C-depletion of plant organic matter (OM), while CO2 left in the atmosphere gets 13C-enriched. And by compiling many data from literatures, it is showed that the leaves are in general 13C-depleted compared to all other organs suggesting that post-photosynthetic discriminations do occur. Different hypotheses are postulated to explain this difference. One is “opposite respiratory fractionation between leaves and heterotrophic organs, such as roots”, it is because of differences in respiratory metabolic pathways between autotrophic and heterotrophic tissues. And these mechanisms has already been confirmed (by Jaleh), but it can just partly explain the phonomenon between-organ isotopic.Another important hypotheses is: higher PEPc activity (re-fixation of CO2 by PEP carboxylase via anaplerotic pathway) in roots (heterotrophic organs) compared to leaves. But it is not elucidated yet.We plan to test the hypothesis of a higher PEPc activity in heterotrophic organs. We are going to answer: In which extent the (re)fixation of CO2 by PEPc is affected by nitrogen nutrition and in which extent does it affect the isotopic signature of root OM and root-respired CO2? Because the rate of PEPc activity is linked to the type of nitrogen assimilation, labelled-CO2 fixation by PEPc will be followed in roots of plants cultivated under different types of nitrogen nutrition. And selecte C3 legume (bean, our model plant), a non-legume C3 (sunflower), and 2 plants, one with dominant reduction of nitrates in roots and the other in leaves for the later experiments.