Comment réprimer la nodulation symbiotique des légumineuses en réponse au nitrate

NLP1 lie le promoteur du gène codant pour le peptide de signalisation CEP1 pour réprimer son expression en réponse au nitrate

Le nitrate est un macronutriment essentiel à la croissance et au développement des plantes, qui agit également comme un signal moléculaire pour réguler l'expression des gènes et l'architecture du système racinaire. Comme les plantes ne peuvent pas choisir leur environnement mais doivent s'y adapter, elles ont développé des stratégies sophistiquées d'acquisition de l’azote (N) en fonction de la disponibilité des sources, afin d'optimiser leur croissance en réponse à la fluctuation des apports externes en nutriments. Les mécanismes de régulation de l'acquisition du nitrate impliquent des voies de signalisation locales et systémiques (ie à longue distance) qui informent sur l'état nutritionnel intrinsèque de la plante entière. Les plantes légumineuses peuvent mettre en place une symbiose avec les bactéries du sol rhizobia pour former des nodosités racinaires et fixer le N2 atmosphérique au profit de la plante hôte. Il s'agit cependant d'un processus consommateur d'énergie qui est donc inhibé par la présence d'N minéral dans les sols, comme le nitrate par exemple. Des études sur la légumineuse modèle Medicago truncatula ont révélé que les protéines de type NIN (Nodule Inception) NLP1 et NLP4 sont essentielles pour l'inhibition de la nodulation par le nitrate. En effet, dans une étude récente, l'équipe SILEG de l'IPS2 a montré que NLP1 active en présence de nitrate l'expression du peptide de signalisation CLE35 pour inhiber systémiquement la nodulation, via une liaison directe de son promoteur au niveau de « Nitrate Responsive cis-Elements » (NREs). Dans une nouvelle étude réalisée en collaboration avec le laboratoire du Dr Fang Xie (Shanghai, Chine) et publiée dans « New Phytologist », nous avons montré par différentes approches complémentaires que MtNLP1 se lie au promoteur du gène codant pour un autre type de peptide de signalisation activé lors d’un déficit en N, le «  C-terminally Encoded Peptide » MtCEP1, pour réprimer son expression en présence de nitrate via des motifs spécifiques de demi-NRE.

En réponse au nitrate, le facteur de transcription NLP1 induit non seulement directement l'expression du peptide de signalisation CLE35, qui inhibe la nodulation symbiotique, mais réprime également directement l'expression du peptide de signalisation MtCEP1, pour inhiber son activité et donc favoriser la nodulation.
NLP1, facteur de transcription « NIN-Like Protein 1 » ; NRE, élément cis sensible au nitrate, hNRE, demi-NRE ; CLE35, peptide de signalisation « Clavata-Like 35 » ; CEP1, peptide de signalisation «  C-terminally Encoded Peptide 1 » ; SUNN, récepteur « Super Numeric Nodules »; CRA2, récepteur «  Compact Root Architecture 2 ».

Mise en ligne le 28/03/2022