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Analyse fonctionnelle d’un mutant de β-amyrine synthase chez le Pois (Pisum sativum)

 

Etablissement d’accueil :        INRA centre de Dijon, UMR Agroécologie, Pôle GEAPSI

Possibilités d’accueil: 1

Maître(s) de stage : Richard THOMPSON et Vanessa VERNOUD

Tel: 0380 69 31 41

Fax : 0380 69 32 63

E-mail: richard.thompson@inra.fr

Contexte. Dans le cadre de nos travaux sur le déterminisme génétique de la qualité des graines, nous étudions les gènes responsables pour la production des saponines dans la graine de pois. Les saponines font partie de l’arsenal de molécules pré-synthetisées qui contribuent à la défense des plantes contre les insectes et les pathogènes fongiques et bactériens. En outre les saponines présentes dans la graine de pois conférent un goût amer aux produits transformés issus de ces graines. Un mutant défectueux pour la biosynthèse des saponines de la graine de pois, qui a été obtenu dans notre équipe, possède seulement des traces résiduelles de saponines dans les graines matures.

Objectifs. En vue de son incorporation dans des programmes de sélection variétale, il est prévu d’étudier plusieurs aspects du développement de la plante mutante, afin de détecter des phénotypes éventuels liés à l’absence des saponines.

Méthodes. Le stagiaire regardera notamment le développement racinaire sous conditions non-infectées et en présence d’un pathogène de lignées de type sauvage et mutante. La mise en place des nodosités, et la germination des graines seront également analysées.  En parallèle, les teneurs en saponines de ces tissus/organes seront déterminées par HPLC, tant pour le génotype sauvage qu’avec le mutant.  Le stage impliquera également l’analyse moléculaire de deux autres mutants potentiellement affectés dans la biosynthèse des saponines.

 

Aptitudes recherchées, conditions pratiques:

Le stagiaire devra avoir des connaissances sur les techniques de base de la biologie moléculaire ainsi que sur la chromatographie de type HPLC. Le stage impliquera le suivi de plantes en serre et la récolte de données/matériel parfois hors plage horaires fixe.

 

Références bibliographiques et/ou brevets, site internet

Le Signor, C., et al. (2017). Genome-wide association studies with proteomics data reveal genes important for synthesis, transport and packaging of globulins in legume seeds. New Phytologist 214(4): 1597-1613.

McAdam, E. L., et al. (2017). Evidence that auxin is required for normal seed size and starch synthesis in pea. New Phytologist 216(1): 193-204.

Noguero M, Le Signor C, Vernoud V, Bandyopadhyay K, Sanchez M, Fu C, Torres-Jerez I, Wen J, Mysore KS, Gallardo K, Udvardi M, Thompson R, Verdier J (2015) DASH transcription factor impacts Medicago truncatula seed size by its action on embryo morphogenesis and auxin homeostasis. Plant J. 81: 453-66.

D'Erfurth I, Le Signor C, Aubert G, Sanchez M, Vernoud V, Darchy B, Lherminier J, Bourion V, Bouteiller N, Bendahmane A, Buitink J, Prosperi JM, Thompson R, Burstin J, Gallardo K (2012) A role for an endosperm-localized subtilase in the control of seed size in legumes. New Phytologist 196: 738-51.

Smýkal P, Vernoud V, Blair M.W, Soukup A, and Thompson R.D. (2014) The role of the testa during development and in establishment of dormancy of the legume seed. Frontiers in Plant Sci.doi: 10.3389/fpls.2014.00351


 

The study of two plant receptor proteins to understand the interconnections between symbiotic and immune signaling mechanisms

 

Etablissement d’accueil : Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes (LIPM – Toulouse)

Responsable : Claude Bruand           

Coordonnées :            Tél: 05 61 28 53 52

Fax: 05 61 28 55 61

Email: claude.bruand@inra.fr

Maître(s) de stage : Clare Gough (DR, équipe Signalisation Symbiotique, LIPM)

Tel: 06.81.37.22.93

E-mail: Clare.Gough@inra.fr

 

Contexte :

Plants can establish symbiotic interactions with soil microbes that lead to improved plant nutrition and growth. Thus, most plant roots can be internally colonised by arbuscular mycorrhizal fungi, and legume plants have the additional ability to be nodulated by nitrogen-fixing bacteria. Both the arbuscular mycorrhizal (AM) and the Rhizobium-legume (RL) symbioses require fine-tuning of the plant immune system, but little is known about the interconnections between symbiotic and defence signaling pathways. Using the model plant Medicago truncatula and molecular genetic approaches, we have identified two plasma membrane LysM domain receptor proteins called MtNFP (for Nod Factor Perception) and MtLYK9 (LysM Receptor Kinase 9) that have dual roles in controlling symbiosis and plant immunity. Furthermore, while both proteins control immunity to the same plant pathogen, Aphanomyces euteiches, they each specifically also control establishment of one type of symbiosis; NFP also controls the RL symbiosis and, for MtLYK9, we have recently shown that it also controls the AM symbiosis. This suggests different mechanisms of control of immunity for the RL and the AM symbiosis. One important component of both immune and symbiotic signaling is the regulation of reactive oxygen species (ROS) production.

Objectifs : The aim of the project is to further characterise our collection of Mtnfp and Mtlyk9 mutants for their symbiotic and defence-related phenotypes in order to better understand the functioning of NFP and MtLYK9, as well as the mechanisms by which plants discriminate symbiotic and pathogenic microbes. To help understand how the same protein can control such contrasted outcomes, we have generated new point mutations in MtNFP, and our preliminary data suggest that they will enable us to uncouple the different roles of MtNFP. To help characterise these mutants, as well as our Mtlyk9 mutants, we have also recently set up new biosensors to measure levels of ROS production during plant-microbe interactions.

Méthodes employées :nodulation and mycorrhization tests, visualisation of symbiotic infection by light microscopy; pathogenicity tests with the oomycete Aphanomyces euteichesand quantification of disease symptoms and pathogen infection levels by Q RT-PCR and microscopy; early detection of ROS production in plants in response to microbes or symbiotic and immune-related molecules, using biosensorsand different detection methods (colorimetry, fluorimetry, confocal microscopy).

Conditions pratiques: stage de 6 mois rémunérés au LIPM, à Toulouse. Présentation pour obtenir une bourse de thèse au concours de l’école doctorale à Toulouse souhaitée.


 

Rôle dynamique de l’auxine dans la mise en place des interactions symbiotiques rhizobium/ légumineuses.

 

Etablissement d’accueil : Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes (LIPM – Toulouse)

Maître(s) de stage : Sandra BENSMIHEN (CR, équipe signalisation symbiotique, LIPM)          

Tel: 05 61 28 54 63

E-mail: sandra.bensmihen@inra.fr

 

Contexte : La plupart des plantes de la famille des Légumineuses sont capables d’établir une symbiose racinaire avec des bactéries du genre rhizobium. Ces bactéries sont capables de transformer l’azote atmosphérique en forme assimilable pour la plante. Lors de cette symbiose, la plante met en place un nouvel organe racinaire, la nodosité, pour héberger les rhizobia dans des conditions favorables à la fixation d’azote. Les légumineuses peuvent ainsi pousser en absence d’engrais azoté, ce qui en fait un élément important d’une agriculture durable à faible niveaux d’intrants. La mise en place et le maintien de cette interaction symbiotique est contrôlée notamment par la production de signaux symbiotiques par la bactérie, appelés facteurs de Nodulation (NF). L’auxine est une phytohormone majeure pour le contrôle du développement racinaire mais elle joue également un rôle important dans le développement des nodosités ainsi que dans l’infection par rhizobium. L’équipe d’accueil a récemment montré que la combinaison de NF et d’auxine est capable de stimuler de manière synergique la régulation d’un grand nombre de gènes chez M. truncatula (Herrbach et al., 2017). Cependant, on ne comprend pas encore comment la dynamique de changements de concentration d’auxine dans différents tissus de la racine peut contribuer à la mise en place de la symbiose entre rhizobia et légumineuses, ou comment elle s’articule avec la signalisation des NF.

 

Objectifs : L’objectif de ce projet est d’investiguer la contribution de changements dynamiques d’auxine, ainsi que la sensibilité des plantes à l’auxine, lors de la mise en place de la symbiose, à travers différents types d’approches. Nous utiliserons notamment de nouveaux biosenseurs d’auxine pour visualiser des changements de concentration dans la racine de M. truncatula de différents fonds génétiques (sauvage et mutants symbiotiques), en présence de bactéries ou de NF. Nous utiliserons également de nouveaux outils permettant des expressions « tissu-spécifiques » de gènes d’intérêt (Sevin-Pujol et al., 2017) pour exprimer différents gènes de la voie de biosynthèse de l’auxine ou des enzymes permettant son inactivation et observer leur effet sur la symbiose. Enfin, nous disposons de différentes accessions naturelles présentant une sensibilité variable à l’auxine dont on testera la réponse aux NF purifiés ou pour la nodulation.

Méthodes employées : clonage par système « Goldengate », transformation de racines de M. truncatula par A. rhizogenes, culture in vitro, tests de nodulation, biologie cellulaire, microscopie.

 

Aptitudes recherchées : compétences en biologie moléculaire et intérêt pour le travail d’équipe. Un fort intérêt pour la biologie du développement et les interactions symbiotiques serait un plus.

 

Conditions pratiques: stage de 6 mois rémunérés au LIPM, à Toulouse. Présentation pour obtenir une bourse de thèse au concours de l’école doctorale à Toulouse souhaitée.

 

Références bibliographiques et/ou brevets, site internet

 

Gough C and Jacquet C. (2013) The Nod factor perception protein carries weight in biotic interactions. Trends in Plant Science 18, 566-574.

Gough, C., Cottret, L., Lefebvre, B., Bono, J., 2018. Evolutionary history of Plant LysM receptor proteins related to root endosymbiosis. Frontiers in Plant Science in press.

Herrbach V, Chirinos X, Rengel D, Agbevenou K, Vincent R, Pateyron S, Huguet S, Balzergue S, Pasha A, Provart N, Gough C, Bensmihen S (2017) Nod factors potentiate auxin signaling for transcriptional regulation and lateral root formation in Medicago truncatula. J Exp Bot 68: 569-583

Sevin-Pujol A, Sicard M, Rosenberg C, Auriac MC, Lepage A, Niebel A, Gough C, Bensmihen S (2017) Development of a GAL4-VP16/UAS trans-activation system for tissue specific expression in Medicago truncatula. PLoS One 12: e0188923

 


Rôle de la glutamine dans la sensibilité de Medicago truncatula à l’agent pathogène Aphanomyces euteiches

        

Etablissement d’accueil : UMR 1347 Agroécologie  

Maître(s) de stage :    Hoai-Nam Truong et Sylvain Jeandroz

Tel: 03 80 69 30 41

Fax : 03 80 69 37 53

E-mail: sylvain.jeandroz@inra.fr

La nutrition azotée et les acides aminés (aa) jouent un rôle important dans la croissance des plantes ainsi que dans les interactions plantes/microorganismes. Chez la légumineuse modèle Medicago trunctula (Mt) nous avons mis en évidence une corrélation entre la concentration en glutamine (Gln) des racines infectées par l’agent pathogène A. euteiches (Ae) et la sensibilité des plantes à cet oomycète. Pour mieux comprendre le rôle de la glutamine (Gln) dans l’immunité végétale, nous chercherons (1) si des glutamines synthétases (GS) pourraient être à l’origine de cette accumulation de Gln dans les plantes sensibles par des analyses de niveaux de transcrits et de protéines, (2) nous étudierons si la Gln est une source favorable au développement d’Ae in vitro, (3)  nous aborderons les liens entre Gln et le statut redox cellulaire en dosant des molécules antioxydantes et des activités enzymatiques impliquées dans la régulation de ce statut. La connaissance du rôle des aa permettra de définir de nouvelles stratégies de protection des plantes, en lien avec leur nutrition et leur fertilisation.

 

Aptitudes recherchées, conditions pratiques:

Connaissances en physiologie végétale, biologie moléculaire et/ou biochimie. Intérêt pour les interactions plantes/microorganismes.

 

Références bibliographiques

 

 


Epigénétisme et immunité des plantes : le butyrate de sodium de sodium comme agent de biocontrôle

 

Etablissement d’accueil : UMR 1347 Agroécologie   

 

Maître(s) de stage : Stéphane Bourque        

Tel: 03 80 69 34 76

 

E-mail: stephane.bourque@inra.fr

 

Dans le cadre du plan Ecophyto, l’activation des mécanismes de défense des plantes est un levier a priori très séduisant pour limiter le recours aux produits chimiques néfastes pour l’homme et l’environement. Toutefois, à ce jour, l’efficacité des Stimulateurs des Défenses des Plantes n’est pas suffisante pour conférer une réelle protection des cultures.
Le projet développé dans le cadre de l’UMR Agroécologie et soutenu par le département Santé des Plantes et de l’Environement de l’INRA, propose une stratégie innovante : coupler l’action de molécules activant les mécanismes de défense de la plante à une stratégie les désinhibant à l’aide de butyrate de sodium (ButNa). Trois axes seront développés :

1.   Dans le modèle Vitis vinifera / Erysiphe necator, l’agent de l’oïdium de la vigne, nous devrons déterminer au laboratoire les conditions de co-traitement avec le ButNa (nature des SDP, concentration, timing, etc.) conférant la meilleur efficacité. Une fois ces conditions établies, des essais à la parcelle et / ou sur d’autres pathosystèmes modèles seront menés.

2.   La mise en place de mécanismes de défense a un coup énergétique nons négligeable pour la plante, ce qui peut limiter la croissance de celle-ci. Dans les conditions de traitement déterminées, un certain nombre de paramètres physiologiques seront mesurés : balance hormonal, activité photosynthétique, métabolites secondaires, etc. afin de déterminer le coût réel de la défense.

3.   Le mode d’action du ButNa devra être précisé. Nous devrons notamment nous assurer que la phytoprotection induite passe bien par l’activation de mécanismes de défense. Pour cela nous chercherons à mesurer l’expression de gènes de défense, la production de phytoalexines, la production d’hormones de défense, des renforcements des barrières naturelles de défense, etc.

 

Aptitudes recherchées, conditions pratiques:

Ce projet vise à exploiter des résultats de recherche fondamentale (l’inhibition des histones désacétylases par le ButNa) pour proposer une stratégie innovante de phytoprotection des cultures. L’étudiant(e) devra donc à la fois être à l’aise avec des approches moléculaires (RT-qPCR, histologie, dosages, etc.) et des approches de phytopathologie (préparation d’innoculum, culture des plantes, etc.). L’équipe dispose de tous les moyens de travail au laboratoire et en serres, mais aussi en plein champ (domaine viticole de l’Université et domaine expérimental de l’INRA Dijon).

 

 

Références bibliographiques et/ou brevets, site internet

Nicolas-Francès V.*, Grandperret V. *, Liegard B., Jeandroz S., Vasselon D., Aimé S., Klinguer A., Lamotte O., Julio E., Dorlhac de Borne F., Wendehenne D. and Bourque S. (2018). Evolutionary diversification of type-2 HDAC structure, function and regulation in Nicotiana tabacum. Plant Sci., 269, 66-74.

Bourque S., Jeandroz S., Grandperret V., Lehotai N., Aimé S., Soltis D.E., Miles N.W., Melkonian M., Deyholos M.K., Leebens-Mack J.H., Chase M.W., Rothfels C.J., Stevenson D.W., Graham S.W., Wang X., Wu S., Pires J.C., Edger P.P., Yan Z., Xie Y., Carpenter E.J., Wong G.K.S., Wendehenne D. and Nicolas-Francès V. (2016). The evolution of HD2 proteins in green plants. Trends Plant Sci. 21, 1008-1016. FI : 10.899.

Granperret V., Francès-Nicolas V., Wendehenne D. and Bourque S. (2013). Type-II Histone DeACetylases: elusive plant nuclear signal transducers. Plant Cell Environ., 37, 1259–1269. FI : 5.90

Bourque S., Dutartre A., Hammoudi V., Blanc S., Dahan J., Jeandroz S., Pichereaux C., Rossignol M. and Wendehenne D. (2011). Type-2 histones deacetylases as new regulators of elicitor-induced cell death in plants. New Phytol., 192 ; 127-139. FI: 6.37

Dahan J., Hammoudi V., Wendehenne D. and Bourque S. (2011). Type 2 histone deacetylases play a major role in the control of elicitor-induced cell death in tobacco. Plant Signal. Behav., 6 ; 1865-1867.






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