Caractérisation du transporteur de nitrate à double affinité, MtNPF6.8 (MtNRT1.3), de Medicago truncatula : rôles dans le transport et la perception du signal nitrate

Characterisation of the double affinity nitrate transporter MtNPF6.8 (MtNRT1.3) of Medicago truncatula : involvement in nitrate transport and signaling

• Auteur / Autrice : Anthoni Pellizzaro
• Direction : Anis Limami
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 31/03/2015
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (Angers)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physiologie moléculaire des semences (Unité mixte de recherche INRA-INH-Université d'Angers) - UMR IRHS 1345
• Jury : Président / Présidente : Soulaïman Sakr
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Nacry, Marie-Christine Morere-Le Paven
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anne Krapp, Florian Frugier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dissertation universitaire

Medicago truncatula

Plantes -- Effets des nitrates

Croissance

Racines (botanique)

Mots clés libres

Croissance de la racine primaire

No3

Réponse primaire au nitrate

Senseur de nitrate

Transporteur

No3

Nitrate sensor

Primary nitrate response

Primary root growth

Transporter

Résumé

Le nitrate, source majeur d’azote pour la plupart des plantes,n’est pas seulement un élément nutritif mais est aussi une molécule signale. Il existe cependant des réponses au nitrate contrastées entre les différentes plantes supérieures. Chez Medicago truncatula, espèce modèle de la famille des légumineuses, le nitrate a un effet inhibiteur sur la croissance de la racine primaire en phase post-germinative. Une étude de génétique quantitative a montré qu’un transporteur de nitrate se situe au pic d’un QTL impliqué dans la croissance de la racine primaire. La caractérisation fonctionnelle de ce transporteur, nommé MtNRT1.3 et renommé MtNPF6.8, a montré que celui-ci est à double affinité pour le nitrate. Ce transporteur est alors susceptible de participer à l’influx de nitrate dans la plante. Après l’obtention de trois génotypes mutants RNAi stables, les expérimentations utilisant duK15NO3 ont montré que ce transporteur participe effectivement à l’influx de nitrate lié au système de transport à faible affinité inductible dans la plante (iLATS). En revanche,la mutation de MtNPF6.8 ne semble pas avoir de conséquence sur le métabolisme azoté. Par ailleurs, les études sur la croissance de la racine primaire ont permis de confirmer l’implication du transporteur sur ce caractère phénotypique. L’inhibition de croissance de la racine primaire observée sur nitrate chez le génotype sauvage est alors imputée, à l’échelle cellulaire, à une modulation de l'élongation cellulaire. La possibilité que l’ABA, hormone végétale, joue un rôle dans la médiation de cette réponse dépendant du nitrate, est fortement favorisée. L’ensemble de résultats, conforté par une étude de mutants exprimant ce transporteur chez A. thaliana, indique donc que MtNPF6.8 est un senseur de nitrate pour la plante en phase post germinative,ceci indépendamment de sa fonction de transport de nitrate.

Nitrate, a major nitrogen source for most plants, is not only anutrient but also a signaling molecule. However, there arecontrasting responses to nitrate between different higherplants. In the model legume Medicago truncatula, nitrate hasan inhibitory effect on the primary root growth in postgerminationphase. A quantitative genetic study has shownthat a nitrate transporter is localized at the peak of a QTLinvolved in the primary root growth. Functionalcharacterization of the transporter, named MtNRT1.3 andrenamed MtNPF6.8, showed that it encodes a dual affinitynitrate transporter. MtNPF6.8 is likely to participate in thenitrate influx in the plant. After obtaining three knockdownlines by RNA interference, experiments using K15NO3 showedthat this transporter is effect involved in nitrate influx relatedto the inducible low affinity transport system (iLATS).However, mutation in MtNPF6.8 does not any effect onnitrogen metabolism. In addition, studies on the primary rootgrowth have confirmed the involvement of the transporteron phenotypic trait. In wild-type plants, cortical cell sizedecreased after nitrate treatment, showing that primary rootgrowth was due to this reduced cell elongation. Thepossibility that ABA also plays a role in mediating this nitratedependent response is heavily favored. All these results,reinforced by a study of mutants expressing this transporterin A. thaliana, indicate that MtNPF6.8 is a nitrate sensor forMedicago in the post-germination phase, independently ofits nitrate transport activity.