Identification de facteurs de transcription impliqués dans le contrôle de l'architecture racinaire de Medicago truncatula en réponse au stress salin

par Ons Zahaf

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Biologie et écologie végétale

Sous la direction de Véronique Gruber.

Soutenue en 2010

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Racines (botanique)
• Génotype
• Transcriptome

Résumé

Le stress salin représente une des contraintes majeures qui limitent la productivité des cultures. Pour répondre aux variations du milieu engendrées par ce stress environnemental, le système racinaire s'adapte en modifiant son architecture. Chez les légumineuses, une collection d'écotypes de la plante modèle Medicago truncatula, répondant différentiellement au stress salin, a été identifiée. Dans une première partie de ce travail, nous avons montré une différence spatiale de la régulation de l'expression de certains facteurs de transcription par le stress salin dans les racines du génotype de référence Jemalong A17, indiquant leur rôle potentiel dans l'adaptation de M. Truncatula à cet environnement. Dans une seconde partie, nous avons comparé le développement racinaire de deux génotypes, Jemalong A17 et TN1. 11, en réponse au stress salin. Dans nos conditions, TN1. 11 est plus adapté à la salinité que Jemalong A17 du point de vue de la croissance des racines et de la nodulation. L'analyse comparative des transcriptomes des apex racinaires a révélé que des groupes spécifiques de gènes, incluant des facteurs de transcription, sont régulés préférentiellement par le traitement salin dans TN1. 11. La surexpression d'un facteur de transcription de type AP2/ERF, MtERF-964, régulé aussi par l'éthylène et l'acide abscissique, dans les racines de Jemalong A17, a permis d'améliorer la tolérance au stress salin et de modifier l'accumulation du sodium dans les racines. L'ensemble de ces résultats souligne un rôle crucial de MtERF-964 dans l'adaptation de l'architecture racinaire de M. Truncatula au stress salin.

Titre traduit

Identification of transcription factors involved in the control of medicago truncatula root architecture in response to salt stress

Résumé

Salt stress is one of the major constraints that limit crop productivity. To cope with such environmental variations, the root system can adapt by modifying its architecture. Ln legumes, a collection of Medicago truncatula ecotypes, showing diverse responses to salt stress was identified. Ln a first part, we demonstrated a spatial difference in regulation of certain transcription factors by salt stress in roots of the reference genotype Jemalong A17. This suggests that these genes may be crucial for the adaptation of the root growth to such environment. Ln a second part, we compared the differential root growth of two genotypes of M. Truncatula, Jemalong A17 and TN 1. 11, in response to salt stress. Ln our conditions, TN1. 11 is more adapted to salt stress than Jemalong A17 regarding both root and nodulation responses. Comparative analysis of root apices transcriptomes of both genotypes revealed specific gene clusters including transcription factors, preferentially regulated by salt in TN1. 11. Overexpression of an AP2/ERF-type TF, MtERF-964, regulated by ethylene and abscisic acid, conferred a significant increase in root growth under salt stress conditions and affected sodium accumulation in A17 roots. These results suggest that an ERF-dependent pathway play a critical role in the adaptation of M. Truncatula to salt stress.