WRKY11 et WRKY17, deux facteurs de transcription appartenant à la famille WRKY, agissent comme régulateurs négatifs de la mise en place de la résistance basale chez Arabidopsis thaliana

Identification of two WRKY transcription factors, WRKY11 and WRKY17, that act as negative regulators of basal resistance in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Noëllie Journot-Catalino
• Direction : Dominique Roby
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biosciences végétales
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Régulation génétique

Stress oxydatif

Facteurs de transcription

Transduction du signal cellulaire

Arabidopsis thaliana

Mots clés libres

Arabidopsis thaliana

Résistance

Facteur de transcription WRKY

Défense basale

Analyses transcriptomiques

Pseudomonas syringae pv. Tomato

Hypersensitive response

WRKY transcription factors

Pseudomonas syringae pv. Tomato

Transcriptomic analysis

Basal resistance

Résumé

Dans l’objectif d’identifier des gènes végétaux impliqués dans la mise en place de la résistance, une étude fonctionnelle a été réalisée sur des gènes candidats identifiés par analyse transcriptomique d’un mutant d’Arabidopsis affecté dans les résistances basale et spécifique à des bactéries pathogènes. Le facteur de transcription WRKY11 s’est révélé être un régulateur négatif des processus de défense. Il est actuellement reconnu que les facteurs de transcription de type WRKY jouent un rôle central dans l’activation et le contrôle de la mise en place des réponses de défense végétales, mais peu de données sont actuellement disponibles sur leur fonction précise. Au cours des travaux de thèse présentés ici, nous avons analysé le rôle du facteur WRKY11, et des autres membres de la sous-famille IId des facteurs de transcription WRKY, dans la mise en place et la régulation de la résistance à Pseudomonas syringae pv. Tomato (Pst). L’expression de quatre des sept membres de la sous-famille est induite par des souches virulentes et avirulentes de Pst. L’analyse de mutants affectés dans l’expression des différents membres montrent que WRKY17 régule négativement, de façon partiellement redondante avec WRKY11, la mise en place de la défense basale en réponse à Pst. Des analyses de données transcriptomiques obtenues pour les mutants wrky11 et wrky17 montrent que ces deux facteurs de transcription participent à la reprogrammation transcriptionnelle mise en oeuvre en réponse à Pst. Dans les mutants wrky11, les mécanismes de défense semblent être déjà activés avant l’inoculation, et les mécanismes de transduction du signal sont sur-induits au cours de l’infection. Selon le gène cible concerné, WRKY11 et WRKY17 semblent pouvoir agir de façon redondante ou indépendante l’un de l’autre et, ils peuvent en outre se comporter comme des activateurs ou des répresseurs de la transcription. Ces données suggèrent que WRKY11 et WRKY17 réguleraient négativement les mécanismes de défense. Enfin, une régulation croisée entre les différents membres de la sous-famille IId a été mise en évidence, suggérant l’existence d’un véritable réseau d’activation/répression entre les membres de la grande famille WRKY. Des analyses de plantes transgéniques sur-exprimant WRKY11, associé à des domaines répresseurs ou activateurs de la transcription, ont permis d’avancer dans la compréhension du rôle de WRKY11 sur l’expression de ses gènes cibles. Les données, encore préliminaires, montrent que WRKY11 réprimerait directement l’expression de gènes activant la mise en place de la résistance, et jouerait ainsi son rôle de régulateur négatif de la résistance basale.

Transcription factors are believed to play a pivotal role in the activation and fine-tuning of plant defence responses. But despite the mounting circumstantial evidence implicating different transcription factor families in this process, little is known about the exact function of individual transcription factors. A transcriptome analysis of hxc2, an Arabidopsis mutant affected in resistance to Xanthomonas campestris pv. Campestris and Pseudomonas syringae pv. Tomato (Pst), identified WRKY11 a member of the IID subfamily of WRKY transcription factors as a candidate gene acting potentially downstream of hxc2 in the establishment of resistance. This led us to analyse the role of the IId subfamily of WRKY transcription factors in the regulation resistance to pathogens. The expression of four members of the subfamily was induced upon challenge with virulent and avirulent strains of Pst. Mutant analyses revealed that loss of WRKY11 function increased resistance towards both avirulent and virulent Pst strains and that this resistance was further enhanced in wrky11 wrky17 double mutant plants. Thus, WRKY11 and WRKY17 act as negative regulators of basal resistance to Pst. Genome-wide expression analysis and expression studies of selected genes in single and double mutant plants demonstrated that both transcription factors modulate transcriptional changes that occur in response to pathogen challenge. It appears that depending on the target gene WRKY11 and WRKY17 act either specifically or in a partially redundant manner. We demonstrate complex cross-regulation within the IId WRKY subfamily and provide evidence that both WRKY transcription factors are involved in the regulation of Pst-induced JA-dependent responses. These results provide genetic evidence for the importance of WRKY11 and WRKY17 in plant defence. Preliminary results from the analysis of transgenic plants suggest that WRKY11 may act as a transcriptional repressor of its direct target genes that are potentially involved in the activation of defence mechanisms.