Interaction fer/ROS dans le contrôle de l’architecture racinaire

Iron and ROS interaction in the control of plant root architecture

• Auteur / Autrice : Hai Le Minh
• Direction : Catherine Curie, Tou Cheu Xiong
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génétique et amélioration des plantes
• Date : Inscription en doctorat le 27/03/2017
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-….)
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BPMP - Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes

Mots clés

Mots clés libres

Fer

Racine

Ros

Auxine

Signalisation

Nox

Iron

Roots

Ros

Auxin

Signalling

Nox

Résumé

Le système racinaire est une composante essentielle au prélèvement d’eau et d’éléments nutritifs des plantes. La composition du sol en nutriments affecte de manière différentielle la racine primaire et les latérales en modifiant leur nombre, leur longueur et leur position. Cette plasticité du système racinaire est une adaptation à la disponibilité des nutriments dans le sol qui impacte le développement des plantes. Par exemple la carence en fer stimule l’élongation des racines latérales (Giehl et al., 2012 Plant Cell 24: 33-49). Cette élongation est le résultat d’une accumulation d’auxine dans l’apex racinaire par induction du transporteur AUX1 (Giehl et al., 2012 Plant Cell 24: 33-49). Plus récemment, il a été montré que l’expression du transporteur d’auxine PIN2 est également modifiée par le fer (Li et al., 2015 Plant Physiol 169: 2608-23). Le maintien du gradient d’auxine est important pour la croissance de la racine. Tout changement provoque une accumulation d’auxine qui a pour conséquence une modification de la croissance racinaire et/ou l’émergence de racines latérales. L’auxine est connue pour induire la production de molécules de signalisation comme les espèces réactives de l’oxygène (ROS). Les ROS, selon leur nature, stimulent la prolifération ou la division cellulaire. Une modification de la balance entre le peroxyde d’hydrogène (H2O2) et l’ion superoxide (O2•-) au niveau du méristème racinaire a pour conséquence de modifier la longueur des racines (Dunan et al., 2007 New Phytol 174: 332-341; Tsukagoshi et al., 2010 Cell 143: 606-16). Le contrôle de cette balance ROS au niveau du méristème racinaire est effectué par de multitude enzymes. Les NADPH oxidases (NOX) sont impliquées dans la production de ROS en réponse à l’auxine (Peer et al., 2013 J Exp Bot 64: 2629-2639). Des mutants invalidés dans les gènes codant les NOX montrent des phénotypes racinaires similaires aux mutants affectés dans l’homéostasie du fer, suggérant qu’ils participeraient dans la signalisation du fer. Le projet proposé évaluera l’impact la signalisation ROS en relation avec la croissance des racines en réponse à la carence en fer. Les liens entre auxine, ROS et fer seront étudiés dans plusieurs fonds génétiques (mutant nox, transporteurs d’auxine) afin d’identifier le/les mécanismes responsables de l’effet du fer sur le système racinaire.

The root system is an essential component of water and plant nutrient uptake. Soil composition of nutrients differentially affects primary and lateral roots by changing their number, length and position. The root plasticity enables plants to adapt to a large range of nutrients availability in the soil, which directly impacts plant development. For example, iron deficiency stimulates lateral root elongation (Giehl et al., 2012 Plant Cell 24: 33-49). This elongation is the result of the accumulation of auxin in the root apex by induction of AUX1 (Giehl et al., 2012 Plant Cell 24: 33-49). More recently, it has been shown that the expression of PIN2 is also modified by iron (Li et al., 2015 Plant Physiol 169: 2608-23). It is well known that the auxin gradient is important for root growth. Any change in the auxin gradient initiating a local accumulation of auxin results in modification of root growth and/or the emergence of lateral roots. Auxin is known to induce the production of signaling molecules such as reactive oxygen species (ROS). The ROS, depending on their nature stimulate proliferation or cell division. A modification of the balance between hydrogen peroxide (H2O2) and superoxide ion (O2•-) at the root meristem changes the root length (Dunan et al., 2007 New Phytol 174: 332-341; Tsukagoshi et al., 2010 Cell 143: 606-16). ROS homeostasis at the root meristem is controlled by several enzymes. NADPH oxidases (NOX) are involved in the production of ROS under auxin treatment (Peer et al., 2013 J Exp Bot 64: 2629-2639). Plant mutants disrupted in NOX gene show root phenotypes similar to mutants affected in iron homeostasis, suggesting that NOX might participate in iron signaling. The proposal project aims at evaluating the role of ROS signaling in root growth in response to iron deficiency. The links between auxin, ROS and iron will be studied in several mutant backgrounds (nox, auxin) in order to identify the mechanism(s) underlying iron-mediated modification of root architecture.