Elucidation des mécanismes génétiques et moléculaires des interactions chimiques rhizosphériques entre plantes

Elucidation of the genetic and molecular mechanisms of rhizospheric chemical interactions between plants

• Auteur / Autrice : Oumayma Mhamdi
• Direction : Alexandre De saint germain
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences végétales
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jean-Pierre Bourgin (Versailles ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Pôle BEAM: Biomasse, Environnement, Adaptation et Métabolisme
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Interaction plantes-plantes

Métabolites spécialisés

Gwas

Allélopathie

Plants-plants interaction

Specialized metabolites

Gwas

Allelopathy

Résumé

Le système racinaire prélève, dans le sol, l'eau et les nutriments nécessaires à la plante. Il est aussi un organe clé dans la mise en place de nombreuses interactions avec l'extérieur. En délivrant des composés chimiques dans la rhizosphère, les racines envoient des signaux aux plantes voisines modifiant leur croissance : c'est l'allélopathie. A ce jour, peu de composés allélopathiques ont été identifiés et nos connaissances sur le sujet sont limitées, en partie du fait de contraintes méthodologiques. En utilisant une large collection de génotypes de la plante modèle Arabidopsis (plus de 700 accessions) et un dispositif innovant de phénotypage des propriétés allélopathiques, notre équipe a pu identifier, par des études de génomique d'association (GWAS), 2 gènes candidats potentiellement impliqués dans la biosynthèse de signaux allélopathiques. Le projet de thèse vise à valider l'implication de ces 2 gènes dans les mécanismes de l'allélopathie par des approches de génétique (caractérisation de mutants, de lignées sur-expresseur, caractérisation d'accessions contrastées) et à identifier les signaux chimiques produits par ces 2 enzymes (spectrométrie de masse). A plus long terme, ces données pourront être transférées chez le colza pour sélectionner des variétés, par exemple, réprimant le développement des adventices afin de réduire l'utilisation d'herbicides.

The root system takes water and nutrients from the soil that are necessary for the plant. It is also a key organ in the establishment of many interactions with the environment. By releasing chemical compounds into the rhizosphere, roots send signals to neighboring plants that modify their growth: this is called allelopathy. To date, few allelopathic compounds have been identified and our knowledge is limited, partly due to methodological constraints. Using a large collection of Arabidopsis plant genotypes (more than 700 accessions) and an innovative phenotyping device for allelopathic properties, our team was able to identify, through genome-wide association studies (GWAS), two candidate genes potentially involved in the biosynthesis of allelopathic signals. The thesis project aims to validate the involvement of these two genes in allelopathy mechanisms by genetic approaches (characterization of mutants, over-expressor lines, characterization of contrasting accessions) and to identify the chemical signals produced by these two enzymes (mass spectrometry). In the longer term, these data could be transferred to rapeseed to select varieties that, for example, suppress weed development in order to reduce the use of herbicides.