Relations hydriques et métabolisme azoté chez deux légumineuses fourragères Sulla carnosa et Medicago truncatula en condition de déficit hydrique

Water relations and nitrogen metabolism among two legumes Sulla carnosa and Medicago truncatula under water deficit stress

• Auteur / Autrice : Aida Rouached
• Direction : Chedly Abdelly, Anis Limami
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (Angers)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Medicago truncatula

Dissertations universitaires

Privation hydrique

Osmorégulation

Luzerne

Plantes fourragères

Thèses et écrits académiques

Azote -- Métabolisme

Mots clés libres

Sulla carnosa

Résumé

Le déficit hydrique est à l’origine de problèmes économiques et écologiques majeurs, dont particulièrement la forte réduction de la production des plantes, à l’instar des espèces fourragères. L’effet de la sécheresse sur la production de biomasse est souvent associé à une perturbation du métabolisme de l’azote, qui est un élément essentiel pour la plante. En se basant sur des approches physiologiques, biochimiques et moléculaires nous avons caractérisé le comportement de Sulla carnosa et de Medicago truncatula vis-à-vis du déficit hydrique seul ou combiné à la salinité, en vue d’identifier parmi ces deux légumineuses la plus tolérante a ces contraintes prises séparément ou en combinaison et d’établir des traits de tolérance liés au métabolisme azoté. Les effets du déficit hydrique sur la régulation de l’expression de gènes codant pour des enzymes impliquées dans la régulation du métabolisme azoté (Glutamine synthétase, GS et la Glutamate déshydrogénase, GDH), la biosynthèse de composés compatibles azotés tel que la proline (Pyrroline-5-carboxylate synthétase, P5CS et Proline déshydrogénase, PDH) et l’expression d’un transporteur du nitrate (MtNRT1. 3) ont été étudiés. Les résultats montrent un effet dépressif du déficit hydrique sur la production de biomasse chez les deux espèces, avec cependant un effet plus prononcé sur S. Carnosa, espèce halophytique que sur M. Truncatula. Le déficit hydrique affecte également les activités GS et GDH impliquées dans la voie d’assimilation de l’ammonium. Chez les deux espèces le métabolisme de glutamate est fortement sollicité pour l’élaboration des métabolites d’intérêt adaptatif tel que la proline. Après la levé du stress, un rétablissement partiel de la croissance est observé, ce comportement est considéré très important chez les plantes fourragères, puisque dans leurs biotopes naturels, ces plantes sont exposées à une alternance de périodes sèches et pluvieuses. L’ajout du sel en condition limitante en eau atténue les effets délétères de la contrainte hydrique sur la croissance seulement chez l’espèce halophytique S. Carnosa.

Water deficit stress causes major economic and ecological problems, such as the significant reduction in plant production, especially in forage species. The effects of drought on biomass production is often associated to a disturbance of the nitrogen metabolism, this element is essential for plant growth and development. Based on physiological, biochemical and molecular approaches we have characterized the response of Sulla carnosa and Medicago truncatula to water deficit stress alone or combined with salt stress, in order to compare drought tolerance of these two species and to identify tolerance traits related to nitrogen metabolism. We studied the effects of water deficit on the expression of genes encoding enzymes involved in the regulation of nitrogen metabolism, such as glutamine synthetase (GS) and glutamate dehydrogenase (GDH). Activities of enzymes involved in the biosynthesis of compatible nitrogenous compounds such as proline (pyrroline 5-carboxylate synthetase P5CS and proline dehydrogenase PDH) were determined, as well as the expression of a nitrate transporter MtNRT1. 3. Our results showed a marked effect of water deficit stress on the biomass production of both species, with a more pronounced effect on the halophytic one ((Sulla carnosa) when compared to Medicago truncatula. An effect of water deficit is also observed on the activity of enzymes involved in ammonium assimilation (GS and GDH). In both species glutamate metabolism was directed towards the synthesis of adaptive metabolites such as proline. Upon rehydration, a partial plant growth re-establishment was observed. Regrowth capacity is a very important for forage plant, since in their natural habitats they are exposed to alternating rainy and dry periods. The additino of salt to water deficit stressed-plants mitigates the deleterious effects of this constraint on growth in the halophytic species S. Carnosa.