Contrôle génétique de la tolérance des plantes à la pollution par les métaux lourds : étude sur la plante modèle Medicago truncatula sous le stress du cadmium.

Genetic control of plant tolerance to heavy metal pollution : a study on the legume model plant Medicago truncatula and cadmium stress

• Auteur / Autrice : Zahra Pakbaz
• Direction : Martina Rickauer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie Fonctionnelle
• Date : Soutenance le 02/10/2023
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Écologie fonctionnelle et environnement (Toulouse ; 2007-2023)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Dunand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martina Rickauer, Christophe Dunand, Carmen Sofia Pedro dos Santos, Cecile Ben
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mounawer Badri, Muhammad Arshad

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dispositifs antipollution

Tolérance

Résistance à la pollution

Écologie végétale

Mots clés libres

QTL ANALYSIS

Medicago truncatula

Stress du cadmium

QTL ANALISIS

Medicago truncatula

Plant tolerance

Résumé

Projet de thèse Contrôle génétique de la tolérance des plantes à la pollution par les métaux lourds: étude sur la plante médicinale modèle Medicago truncatula et stress au cadmium. La toxicité des métaux lourds est devenue une préoccupation mondiale en raison de la contamination croissante du sol et de l'eau. Parmi ces polluants, le cadmium (Cd) est un élément extrêmement toxique largement présent dans les sols pollués. Il est très dangereux même à de très faibles concentrations en raison de sa grande mobilité (EFSA) et a été identifié comme une menace majeure pour la santé humaine et la biodiversité. Les plantes ne peuvent pas sortir activement d'un environnement contaminé. Par conséquent, leur seule chance de survivre dans des conditions défavorables est l'adaptation et la mobilisation des mécanismes de défense. Dans le cadre de ce programme de recherche de doctorat, nous avons l’intention d’identifier les facteurs génétiques impliqués dans la tolérance au Cd de Medicago truncatula lors des premiers stades de croissance suivant la germination. Cette étape de développement est cruciale pour la croissance et le développement ultérieurs des plantes et convient à la manipulation en laboratoire. En raison de leur capacité à établir une symbiose avec les bactéries du sol qui fixent l'azote atmosphérique, les légumineuses sauvages et cultivées (M. truncatula, soja, luzerne, pois) améliorent naturellement le statut azoté des sols et revêtent une importance majeure pour les écosystèmes et l'agriculture durable. M. truncatula, une espèce sauvage génétiquement proche des légumineuses, présente des avantages importants pour les études génétiques. Il a été adopté comme modèle pour les légumineuses et montre des réponses contrastées à une grande variété de contraintes (littérature ci-dessous). Des travaux antérieurs ont montré que le stress dû au Cd réduisait fortement la croissance des racines chez les plantules de M. truncatula et que les lignées pures différaient par leur tolérance au Cd. Des lignées consanguines recombinantes (RIL) issues d'un croisement entre une lignée sensible et une lignée tolérante de M. truncatula peuvent ainsi être utilisées pour identifier des locus génétiques impliqués dans la tolérance au Cd et pour étudier plus avant les mécanismes de cette tolérance.

Genetic control of plant tolerance to heavy metal pollution: a study on the legume model plant Medicago truncatula and cadmium stress Heavy metal toxicity has become a global concern due to ever-increasing contamination of soil and water. Among these pollutants, cadmium (Cd) is an extremely toxic element widely present in polluted soils. It is highly dangerous even at very low concentrations due to its high mobility (EFSA), and has been identified as a major threat for human health and biodiversity. Plants cannot move actively from a contaminated environment. Therefore, their only chance to survive unfavourable conditions is adaptation and the mobilization of defence mechanisms.In the frame of this PhD research program, we intend to identify the genetic factors involved in Cd tolerance of Medicago truncatula during early growth stage following germination. This developmental stage is crucial for subsequent plant growth and development and convenient for manipulation in the lab. Due to their ability to establish symbiosis with soil bacteria which fix atmospheric nitrogen, wild and cultivated legumes (M.truncatula, soybean, alfalfa, pea,) naturally improve nitrogen status of soils and are of major importance for ecosystems and sustainable agriculture. M. truncatula, a wild species genetically close to legume crops presents significant advantages for genetic studies. It has been adopted as a model for legume plants and shows contrasted responses to a large variety of stresses (literature below).Previous work has shown that Cd stress strongly reduced root growth in M. truncatula plantlets and that pure. lines differ in their tolerance to Cd. Recombinant inbred lines (RILs) from a cross between a susceptible and a tolerant M. truncatula line can thus be used to identify genetic loci involved in Cd tolerance and to further study mechanisms of this tolerance.