Expression fonctionnelle de Plant Defensins type 1 dans la tolérance au zinc chez les plantes

Functional expression of Plant Defensins type 1 for zinc tolerance in plants

• Auteur / Autrice : Thi Ngoc nga Nguyen
• Direction : Pierre Berthomieu, Françoise Gosti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie intégrative des plantes
• Date : Soutenance le 24/03/2014
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences des Plantes de Montpellier
• Jury : Président / Présidente : Martine Devic
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Berthomieu, Françoise Gosti, Martine Devic, Alain Vavasseur, Marc Hanikenne, Sébastien Thomine
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Alain Vavasseur, Marc Hanikenne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Arabidopsis

Défensines

Plantes -- Effets du zinc

Mots clés libres

Plant Defensins type 1

Élément de régulation

Déterminants moléculaireset physiologie des plantes

Tolerance au zinc des plantes

Arabidopsis

Plant Defensins type 1

Zinc tolerance

Artregulatory element

Molecular determinant

Arabidopsis

Résumé

Plant Defensins type 1 (PDF1) sont principalement décrites pour leur rôle dans l'immunité innée en réponse à des attaques pathogènes via l'activation de la voie de signalisation de l'éthylène (Et) et de l'acide jasmonique (JA). Les défensines PDF1 du genre Arabidopsis sont également impliquées dans la tolérance cellulaire au zinc chez la levure. In planta, de nombreux résultats mettent en évidence une corrélation entre la forte accumulation des transcrits AhPDF1 et leur contribution dans la tolérance à un excès de zinc. Dans cette étude, l'analyse du transcriptome (qRT-PCR) révèle que les paralogues PDF1s, aussi bien chez A. thaliana que chez A. halleri sont très peu voire pas du tout sensibles au zinc. Toutefois, il y a une spécialisation des PDF1s en réponse à l'activation de la voie de l'acide jasmonique dans le genre Arabidopsis. De plus, la contribution fonctionnelle des membres de la famille PDF1s dans la tolérance au zinc a été caractérisée chez A. thaliana à l'aide d'une approche génétique combinant des mutants KO après insertion d'un ADN-T et la technologie de miRNA artificiel. L'étude de ces mutants souligne par ailleurs la diversité fonctionnelle au sein de la famille des défensines AtPDF1s qui ne confèrent pas toutes la tolérance au zinc. En effet, une diversité de déterminants moléculaires des PDF1s a été mise en évidence lors de cette étude. La forte accumulation des PDF1s n'est pas l'unique paramètre requis pour la tolérance au zinc. Il faut également considérer la spécificité de tissu où s'expriment ces PDF1s. A ces considérations s'ajoutent aussi des régulations post-transcriptionnelles et post-traductionnelles. L'étude de ces modifications est envisagée afin de comprendre la contribution des différentes défensines PDF1s dans la tolérance au zinc.

Plant Defensin type 1 (PDF1s) are mainly recognized for their response to pathogen attack via ethylene (Et)/jasmonate (JA) signaling activation pathway. However, PDF1s originating from Arabidopsis genus also showed their capacity to induce cellular zinc tolerance up on expression in yeast. In planta, a group of observation highlighted the correlation of AhPDF1 high transcript accumulation for their contribution to zinc tolerance. Here, transcriptomic analysis (qRT-PCR) revealed that in both A. thaliana and A. halleri species, PDF1 paralogues were barely or not at all responsive to zinc. Nevertheless, there is a species specialization of PDF1s in response to activation of JA-signaling in Arabidopsis genus. In addition, in A. thaliana, the functional contribution of PDF1 members in zinc tolerance was investigated through genetic approach. Examining combination of T-DNA insertion knockout mutant and artificial miRNA, these studies were first direct demonstration of the functional involvement of AtPDF1s in zinc tolerance. These also highlighted the functional diversity among AtPDF1s because not all of them could play a role in zinc tolerance. Indeed, a diversity of PDF1 molecular determinants for zinc tolerance in plants was underlined. Remarkably, PDF1 high transcript is not the only important parameter for zinc tolerance and PDF1 tissue specificity could be an important factor to consider. Moreover, post-transcriptional and post-translational regulation might occur. Studies on these modifications are now the further questions in order to understand the contribution of the different PDF1s to zinc tolerance.