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Régulation systémique de l’angle de formation des racines latérales
Régulation systémique de l’angle de formation des racines latérales et de l’architecture du système racinaire
La voie de signalisation des peptides CEP contrôle depuis les parties aériennes l’angle de formation des racines latérales et donc l’architecture du système racinaire
La croissance des racines latérales (RLs) affecte l'acquisition des ressources et l'architecture du système racinaire (ASR) des plantes. Les réseaux génétiques qui contrôlent l’ASR sont encore mal connus. Dans une publication de New Phytologist (Chapman et al., 2020), les équipes du Pr. Michael Djordjevic et du Pr. Ulrike Mathesius (Université de Canberra, Australie), en collaboration avec le Pr. Malcolm Bennett (Université de Nottingham, Royaume-Uni) et Florian Frugier à l'IPS2 (Université Saclay), ont révélé à l'aide de la tomodensitométrie à rayons X et de greffes que la signalisation CEP (« C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE ») – « CEP RECEPTOR » (CEPR) contrôle l’ASR à la fois chez Arabidopsis et chez Medicago truncatula. Ce contrôle est provoqué par une modulation de l'angle gravitropique des RLs (AG) systémiquement depuis les parties aériennes.
Les mutants des récepteurs orthologues CEPR1 chez Arabidopsis et CRA2 (« Compact Root Architecture 2 ») chez M. truncatula présentent en effet une ASR plus étroite, associée à des AGs des LRs plus abrupts. Des greffes ont montré que la perte du récepteur CEP dans les parties aériennes conduisait à ce phénotype. L'application de la phytohormone auxine sur les parties aériennes de plantes sauvages induit un AG plus prononcé des LRs, qui mime le phénotype des mutants du récepteur CEP. Ces mutants présentent aussi un transport accru d'auxine vers les racines et des niveaux élevés d'auxine dans les parties aériennes. Parallèlement, un traitement avec des peptides CEP augmente l’AG des LRs et inhibe le transport d'auxine vers les racines dans les plantes sauvages, mais pas chez les mutants des récepteurs CEP. Enfin, des inhibiteurs synthétiques du transport d'auxine contrecarrent le phénotype d’AG abrupt des LRs du mutant du récepteur CEP.
Dans l'ensemble, ces résultats démontrent que les voies de signalisation « peptides CEP - récepteur CEP » sont partagées entre les plantes Arabidopsis et Medicago pour contrôler l’ASR et l’AG des LRs via une modulation des niveaux d'auxine dans les parties aériennes et du transport d'auxine vers les racines. Moduler la force de la signalisation CEP ou manipuler les cibles en aval du récepteur CEP apparaît donc comme une stratégie prometteuse pour modifier l’ASR des plantes.
Figure 1. Images de tomographie assistée par rayons X de plantes sauvage de M. truncatula (« WT » ; à gauche) et de mutants du récepteur CEP «compact root architecture 2» (cra2 ; à droite), montrant respectivement un grand angle gravitropique des racines latérales (AG) / une architecture du système racinaire (ASR) peu profonde, ou au contraire un AG abrupte des LRs / une ASR étroite.