Interactions mitochondries / chloroplastes au cours de la photosynthèse et de la réponse aux stress chez Nicotiana sylvestris

Mitochondria and chloroplasts crosstalks during photosynthesis and stress responses in Nicotiana sylvestris

• Auteur / Autrice : Pierrick Priault
• Direction : Peter Streb
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Sciences du végétal
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Conductance interne

Méthylviologène

Mutant CMSII dépourvu de complexe I

Photorespiration

Résumé

L'acclimatation de la photosynthèse à différentes intensités lumineuses de croissance ainsi que les réponses à différents stress abiotiques ont été étudiées chez un mutant CMS de Nicotiana sylvestris dépourvu de complexe I de la chaîne mitochondriale de transport des électrons et cultivé sous deux intensités lumineuses : 80 (CMS 80) et 350 µmoles PAR m-2 s-1 (CMS 350). Les plantes CMS 350 présentent, sous différentes intensités lumineuses, 380 ppm de CO2 et 21% d'O2, une plus faible assimilation nette de CO2, de plus faibles activités initiales Rubisco et Saccharose phosphate synthase par rapport aux plantes WT cultivées dans les mêmes conditions. Ces différences disparaissent soit lorsque les plantes sont soumises à de fortes concentrations en CO2 et/ou une atmosphère appauvrie en O2, soit lorsqu'elles sont cultivées sous faible éclairement. Nos résultats ont montré une conductance interne plus faible chez les plantes CMS 350 par rapport aux plantes WT 350, limitant l'apport de CO2 pour l'activité carboxylase de la Rubisco. Ceci pourrait expliquer le défaut d'assimilation nette de CO2, les plus faibles niveaux d'activation de l'enzyme et une photorespiration accrue chez ces plantes CMS 350 par rapport aux plantes WT. Les mesures d'échanges gazeux, de fluorescence chlorophyllienne, de contenu en chlorophylles, de destruction des membranes cellulaires ont indiqué une plus faible sensibilité des plantes CMSII par rapport aux plantes WT, ceci de façon plus marquée lorsque les plantes sont cultivées sous faible éclairement. Cette plus forte tolérance des plantes CMSII par rapport aux plantes WT a pu être associée à la combinaison d'un système de protection plus efficace, d'une plus faible diffusion du méthylviologène à l'intérieur des feuilles voire d'un transport cyclique accru autour du photosystème I. Les rapports entre la mutation et les effets sur la conductance interne vis-à-vis de la diffusion du CO2 ou la protection antioxydante sont brièvement discutés.

The acclimation of photosynthesis to growth light intensity and abiotic stress responses were investigated in a complex I deficient mitochondrial mutant of Nicotiana sylvestris (CMSII) cultivated at 80 (LL) and 350 (HL) µmol PAR m-2 s-1. Under different light levels, 380 ppm CO2 and 21% O2, HL grown CMSII leaves showed lower photosynthetic activity and lower initial Rubisco and SPS activities as compared to HL grown WT leaves. These differences disappear after an exposure to an atmosphere either enriched in CO2 and/or depleted in O2, or when plants are grown under low-light growth condition. Our results showed a lower leaf internal conductance for CO2 which limits CO2 supply to the carboxylase activity of Rubisco. This could explain the lower net CO2 assimilation rates, the lower initial Rubisco activity and higher rates of photorespiration in HL grown CMSII compared to WT. Gas exchanges, chlorophyll fluorescence, chlorophyll content and conductivity measurements indicated a lower sensitivity of CMSII leaves to MV compared to WT leaves grown in the same conditions, in particular for LL grown plants. This higher tolerance may be caused by an higher efficiency of antioxidative protection (as indicated by SOD and CAT activities), a lower uptake of the MV and an higher cyclic electron transport around PS I in CMSII leaves. Connections between CMSII mutation and its effects on internal CO2 conductance and antioxidative protection are briefly discussed.