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Thèmes de recherche

Croissance racinaire et carence en phosphate


​Chez de nombreuses espèces végétales, la carence en phosphate (Pi) modifie l'architecture du système racinaire. Il semble qu'il s'agisse d'une réponse adaptative. En effet, l'architecture induite favorise l'exploration des horizons superficiels du sol plutôt que les horizons plus profonds qui sont moins riches en phosphate.
Publié le 28 août 2019

​Notre projet se concentre sur l'arrêt précoce de la croissance de la racine primaire d'Arabidopsis dans des conditions de carence en Pi. Nous avons montré que cet arrêt de croissance rapide est dépendant du fer et d’un faible pH et qu'il est corrélé avec le durcissement des parois cellulaires épidermiques dans la zone d'élongation, tel que mesuré par nanomécanique en microscopie à force atomique (AFM) (1).

Par génétique classique, nous avons identifié LPR1, STOP1 et ALMT1, des gènes majeurs impliqués dans cet arrêt de croissance racinaire (1, 2, 3, 4). Le gène LPR1 code une oxydase à cuivre ayant une activité ferroxydase (5). STOP1 est un facteur de transcription à doigts de zinc de type C2H2 qui active directement l'expression d'ALMT1, codant un transporteur d'exsudation de malate (1). STOP1 et ALMT1 étaient déjà connus pour leur rôle dans la tolérance aux pH très faibles et à l'aluminium (6, 7). Nous avons récemment montré que sous faible pH, le fer et l'aluminium stimulent l'accumulation de la protéine STOP1 dans le noyau des cellules racinaires (8). Nous étudions actuellement plus particulièrement cette étape de régulation.

© Caroline Mercier / CEA

Fig.1 Le fer stimule l'accumulation de la protéine STOP1 dans le noyau.

Des plantules d'Arabidopsis de trois jours, exprimant la protéine GFP-STOP1, ont été transférées pendant 2 heures sur un milieu pauvre en Pi contenant ou non 60 μM de fer, avant de photographier la fluorescence de la GFP dans la pointe racinaire (8).


Contact :
Thierry Desnos

Références

  1. Balzergue C*, Dartevelle T*, Godon C*, Laugier E*, Meisrimler C*, Teulon JM, Creff A, Bissler M, Brouchoud C, Hagège A, Müller J, Chiarenza S, Javot H, Becuwe-Linka N, David P, Péret B, Delannoy E, Thibaud MC, Armengaud J, Abel S, Pellequer JL, Nussaume L, Desnos T. Low phosphate activates STOP1-ALMT1 to rapidly inhibit root cell elongation. Nat. Commun. 8:15300 (2017).
  2. Reymond M., S. Svistoonoff, O. Loudet, L. Nussaume and T. Desnos. Identification of QTL controlling root growth response to phosphate starvation in Arabidopsis thaliana. Plant, Cell and Environment, 29:115-125 (2006).
  3. Svistoonoff S, Creff A, Reymond M, Sigoillot-Claude C, Ricaud L, Blanchet A, Nussaume L, Desnos T. Root tip contact with low-phosphate media reprogrammes plant root architecture. Nature Genetics, 39:792-796 (2007).
  4. Ticconi CA, Lucero RD, Sakhonwasee S, Adamson AW, Creff A, Nussaume L, Desnos T, Abel S. ER-resident proteins PDR2 and LPR1 mediate the developmental response of root meristems to phosphate availability. Proc Natl Acad Sci U S A. 106(33):14174-9 (2009).
  5. Müller J, Toev T, Heisters M, Teller J, Moore KL, Hause G, Dinesh DC, Bürstenbinder K, Abel S. Iron-dependent callose deposition adjusts root meristem maintenance to phosphate availability. Dev Cell. 20;33(2):216-30 (2015).
  6. Iuchi S, Koyama H, Iuchi A, Kobayashi Y, Kitabayashi S, Kobayashi Y, Ikka T, Hirayama T, Shinozaki K, Kobayashi M. Zinc finger protein STOP1 is critical for proton tolerance in Arabidopsis and coregulates a key gene in aluminum tolerance. Proc Natl Acad Sci U S A. 104(23):9900-5 (2007).
  7. Hoekenga OA, Maron LG, Piñeros MA, Cançado GM, Shaff J, Kobayashi Y, Ryan PR, Dong B, Delhaize E, Sasaki T, Matsumoto H, Yamamoto Y, Koyama H, Kochian LV. AtALMT1, which encodes a malate transporter, is identified as one of several genes critical for aluminum tolerance in Arabidopsis. Proc Natl Acad Sci U S A. 103(25):9738-43 (2006).
  8. Godon C*, Mercier C*, Wang X, David P, Richaud P, Nussaume L, Liu D, Desnos T. Under phosphate starvation condition, Fe and Al trigger the transcription factor STOP1 to accumulate in the nucleus of Arabidopsis root cells. Plant J. (in press).