La biologie du champignon mycorhizien à arbuscules Rhizophagus irregularis DAOM 197198 à la lumière de la génomique et de la transcriptomique

The biology of the arbuscular mycorrhizal fungus Rhizophagus irregularis DAOM197198 enlighten by genomics and transcriptomics

• Auteur / Autrice : Mathilde Malbreil
• Direction : Christophe Roux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interactions plantes-microorganismes
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Symbiose

Champignons -- Cultures cellulaires

Mycorhizes

Mots clés libres

Rhizophagus irregularis

Transcriptomique

Symbiose endomycorhizienne

Strigolactone

Résumé

La biologie du champignon mycorhizien à arbuscules Rhizophagus irregularis DAOM197198 à la lumière de la génomique et de la transcriptomique. Les Glomeromycètes sont des champignons symbiotiques mutualistes associés aux racines des plantes. La majorité des espèces végétales sont capables de s'associer à ces champignons. Cette association favorise le recrutement de sels minéraux du sol par les plantes, en échange le champignon retire du carbone de son hôte. La mise en place de cette symbiose consiste en une succession d'étapes de développement fongique sous contrôle de molécules signalétiques. Mes travaux de recherche ont porté sur la description des programmes génétiques qui sous-tendent le développement du champignon Rhizophagus irregularis isolat DAOM197198 lors de l'établissement de la symbiose. Le champignon a été cultivé dans plusieurs conditions marquant les points clef de son développement, et les ARN ont été séquencés. Les données RNAseq obtenues ont été utilisées pour définir les modèles de gène de l'assemblage du génome. R. Irregularis possède un génome haploïde et homocaryotique (Tisserant*, Malbreil* et al. , 2013). Les strigolactones (molécules signales de la plante) régulent de l'ordre de 300 gènes durant la phase pré-symbiotique, et ce, de manière séquentielle. A travers l'étude du transcriptome de R. Irregularis en association avec trois espèces végétales phylogénétiquement éloignées, j'ai montré qu'il existe un set de 262 gènes fortement induits quel que soit l'hôte. Ces résultats ont permis d'affiner la recherche de candidats pertinents impliqués dans la symbiose et le développement dans les tissus végétaux. Enfin le couplage d'approches transcriptomiques et métabolomiques ont permis l'identification des propionyl- et butyryl-carnitine, qui sont potentiellement impliquées dans la symbiose.

The biology of the arbuscular mycorrhizal fungus Rhizophagus irregularis DAOM197198 enlighten by genomics and transcriptomics. Glomeromycota are mutualistic fungi associated with plant roots. The vast majority of plant species are able to form a symbiosis with these organisms. This association improves plant nutrition via a better water and mineral recruitment from the soil. In return, the fungus receives carbon compounds. Symbiosis establishment is achieved by a step by step development, led by signal exchanges. My work was focused on describing genetic programs supporting the fungal development of Rhizophagus irregularis DAOM197198, during symbiosis establishment. The fungus was grown in several conditions representing key point of its development, and RNA were sequenced by illumina. RNAseq data obtained were then used to define the gene models on the genome assembly. R. Irregularis has a haploid and homocaryotic genome (Tisserant*, Malbreil* et al. , 2013). Strigolactones (plant signal molecules) affect the expression of around 300 genes during the pre-symbiotic development, in a sequential manner. By studying the R. Irregularis transcriptomes in association with 3 phylogenetically distant plants, we report that a set of 262 genes are highly induced whatever the host is. These results allowed refining the number of candidate genes possibly playing an important role in the symbiotic development. Finally, by coupling metabolomic and transcriptomic approaches, two molecules (propionyl- and butyryl-carnitine) could be identified and might play a role in late steps of symbiosis establishment.