Genetic and physiologic analysis of nitrate signalling in arabidopsis thaliana

Le nitrate en plus de son rôle de source d azote pour les plantes joue un rôle de signalisation dans beaucoup de processus développemntaux chez les plantes et au niveau moléculaire contrôle l expression de nombreux gènes intervenant dans différentes voies métaboliques. Dans cette thèse deux approches ont été développées pour étudier la signalisation par le nitrate chez Arabidopsis thaliana. Dans une première partie nous avons caractérisé un mutant potentiel de signalisation par le nitrate. Un criblage basé sur l utilisation du gène rapporteur de la luciférase en fusion transcriptionnelle avec le gène de nitrite réductase foliaire NII1 de tabac a permis d isoler le mutant 14.5sep. Il surexprime le gène endogène de nitrite réductase lorsqu il est cultivé sur un milieu contenant du nitrate ou à base de glutamine ainsi que les gènes NIA codant pour la nitrate réductase (NR) mais présente une activité NR réduite. Il est chlorotique et son développement est retardé par rapport à des plantes contrôles. Nous avons identifié par clonage positionnel la mutation affectant le mutant 14.5sep et confirmé au niveau génétique que ce mutant était allélique au mutant fry2-1. La caractérisation physiologique et transcriptomique du mutant 14.5sep a permis de confirmer qu il présentait certains traits déjà décrits auparavant pour le mutant fry2-1. Nos analyses transcriptomiques ont aussi confirmé l importance du gène FRY2 dans la régulation de l expression de nombreux gènes répondant à des stress biotiques ou abiotiques. Ces données soulignent ainsi les interconnexions possibles entre le stress, le métabolisme azoté et la signalisation par le nitrate. La deuxième approche s est focalisée sur l étude de l effet du nitrate sur la dormance des graines d Arabidopsis. Nous avons montré que le nitrate levait la dormance des graines d Arabidopsis (Col-0) en réduisant leur teneur en acide abscissique (ABA). Le nitrate présent dans le milieu de germination (nitrate exogène) réduisait la teneur en ABA dans les graines imbibées ou dans les graines sèches lorsqu il est fourni aux plantes-mères lors du développement des graines (nitrate endogène). Des analyses transcriptomiques de graines traitées au nitrate ont montré que le gène CYP707A2 impliqué dans la dégradation de l ABA était induit par le nitrate exogène. L analyse physiologique du mutant cyp707a2-1 a montré que contrairement aux graines sauvages il n y a pas de baisse de la teneur en ABA dans ces graines mutantes en réponse au nitrate exogène et endogène. Nous avons ainsi montré le rôle central du gène CYP707A2 dans le contrôle par le nitrate des teneurs des graines en ABA au cours du développement de la graine et pendant la germination. Finalement nous présenterons quelques données préliminaires sur l effet de la nutrition azotée des plantes-mères sur la composition des graines. Nous avons pu mettre en évidence des composés dont l accumulation dans les graines semble répondre à une signalisation ou à un effet nutritionnel du nitrate.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

The Arabidopsis Abscisic Acid Catabolic Gene CYP707A2 Plays a Key Role in Nitrate Control of Seed Dormancy1[W]

Nitrate releases seed dormancy in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) Columbia accession seeds in part by reducing abscisic acid (ABA) levels. Nitrate led to lower levels of ABA in imbibed seeds when included in the germination medium (exogenous nitrate). Nitrate also reduced ABA levels in dry seeds when provided to the mother plant during seed development (endogenous nitrate). Transcript profiling of imbibed seeds treated with or without nitrate revealed that exogenous nitrate led to a higher expression of nitrate-responsive genes, whereas endogenous nitrate led to a profile similar to that of stratified or after-ripened seeds. Profiling experiments indicated that the expression of the ABA catabolic gene CYP707A2 was regulated by exogenous nitrate. The cyp707a2-1 mutant failed to reduce seed ABA levels in response to both endogenous and exogenous nitrate. In contrast, both endogenous and exogenous nitrate reduced ABA levels of the wild-type and cyp707a1-1 mutant seeds. The CYP707A2 mRNA levels in developing siliques were positively correlated with different nitrate doses applied to the mother plants. This was consistent with a role of the CYP707A2 gene in controlling seed ABA levels in response to endogenous nitrate. The cyp707a2-1 mutant was less sensitive to exogenous nitrate for breaking seed dormancy. Altogether, our data underline the central role of the CYP707A2 gene in the nitrate-mediated control of ABA levels during seed development and germination