Deciphering the nitrate signaling pathway leading to a reduction of primary root growth in Medicago truncatula - Université d'Angers Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Deciphering the nitrate signaling pathway leading to a reduction of primary root growth in Medicago truncatula

Décrypter la voie de signalisation du nitrate conduisant à une réduction de la croissance de la racine primaire chez Medicago truncatula

Résumé

In Medicago truncatula, nitrate, acting as a signal perceived by MtNPF6.8, inhibits primary root growth through a reduction of root cell elongation. We evaluated here whether reactive oxygen species (ROS) could mediate the nitrate signal since ROS produced and converted (O2•−→ H2O2 → •OH) in the root tip have been reported to control cell elongation. We found that nitrate reduces the content in ROS of the primary root tip in three wild type genotypes (including R108) sensitive to nitrate, but not in the npf6.8 mutants (in the R108 genetic background), insensitive to nitrate. The decrease in ROS content observed in R108 in response to nitrate is orchestrated by cell wall peroxidases (PODs) that eliminate H2O2 and impair its conversion in •OH, the species responsible for cell wall loosening and cell elongation. These results demonstrate that ROS and PODs are downstream mediators of the nitrate signal. We further identified a NADPH oxidase (MtRBOHF), as another mediator in the nitrate signaling pathway, the primary root growth of rbohF mutants being insensitive to nitrate. We finally performed a coupled transcriptomic and proteomic analysis with R108 and npf6.8 grown in absence or presence of nitrate to uncover novel aspects of legume primary root tip response to nitrate. We found that the sensitivity of the primary root is strongly linked to the functionality of MtNPF6.8 and many nitrate responsive genes encompass genes involved in ROS homeostasis and cell wall organization, or encode transcription factors.
Chez Medicago truncatula, le nitrate, perçu comme un signal par MtNPF6.8, inhibe la croissance de la racine primaire en réduisant l’élongation des cellules. Comme les espèces réactives de l’oxygène (ROS) produites et converties (O2•−→ H2O2→ •OH) dans l’apex des racines contrôlent l'élongation cellulaire, nous avons évalué si les ROS pouvaient médier ce signal. Nous avons constaté que le nitrate réduit la teneur en ROS de l’apex de la racine primaire chez trois génotypes sauvages sensibles au nitrate (dont R108), mais pas chez des mutants npf6.8 (fond génétique R108) insensibles au nitrate. La diminution de la teneur en ROS observée chez R108 en réponse au nitrate est orchestrée par les peroxydases (POD) de paroi cellulaire qui éliminent H2O2 et empêchent sa conversion en •OH, espèce responsable du relâchement de la paroi et de l'allongement des cellules. Ces résultats démontrent que les ROS et les POD sont des médiateurs du signal nitrate. Nous avons également identifié une NADPH oxydase (MtRBOHF), comme autre médiateur du signal nitrate, la croissance de la racine primaire de mutants rbohF étant insensible au nitrate. En parallèle, une analyse couplée du transcriptome et du protéome de l’apex de la racine primaire de R108 et npf6.8, cultivés en absence ou en présence de nitrate, a été réalisée. Les résultats montrent que la sensibilité de la racine primaire au nitrate est fortement liée à la fonctionnalité de MtNPF6.8 et que de nombreux gènes qui répondent au nitrate sont impliqués dans l'homéostasie des ROS et l'organisation de la paroi cellulaire ou codent des facteurs de transcription.
Fichier non déposé

Dates et versions

tel-03247158 , version 1 (02-06-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03247158 , version 1

Citer

Lili Zang. Deciphering the nitrate signaling pathway leading to a reduction of primary root growth in Medicago truncatula. Vegetal Biology. University of Angers, 2018. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03247158⟩
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