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Un peptide de signalisation CEP régule les nodosités symbiotiques mais pas les racines

L'hormone SymCEP7 de Medicago augmente le nombre de nodosités racinaires via les parties aériennes sans compromettre le nombre de racines latérales

 

Les légumineuses acquièrent les éléments nutritifs du sol à la fois grâce à leurs nodosités racinaires fixatrices d'azote et à leurs racines latérales. Pour équilibrer les coûts et les avantages de la nodulation, les légumineuses contrôlent négativement le nombre de nodosités racinaires par différentes voies hormonales. La façon dont les légumineuses coordonnent simultanément le développement des nodules racinaires et des racines latérales pour se procurer des nutriments reste cependant mal comprise. Chez Medicago (Medicago truncatula), les hormones « C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE » (CEP) favorisent la formation des nodosités, mais toutes les hormones CEP testées à ce jour régulent aussi négativement le nombre de racines latérales. Dans une nouvelle étude collaborative entre l'équipe SILEG de l'IPS2 et Michael Djordjevic (Université de Canberra, Australie), publiée dans Plant Physiology, nous avons montré à l'aide de la spectrométrie de masse que le gène Medicago CEP7 produit un peptide mature, SymCEP7, qui promeut à partir des parties aériennes la nodulation, dans une gamme de concentration du pM au nM, sans compromettre le nombre de racines latérales. Des analyses de microscopie à fluorescence et d'expression ont démontré que l'activité de SymCEP7 nécessite le récepteur « COMPACT ROOT ARCHITECTURE 2 » (CRA2) et active l'effecteur systémique miR2111 agissant des parties aériennes vers les racines. Le peptide SymCEP7 appliqué sur les parties aériennes promeut aussi le nombre de nodosités chez le trèfle blanc (Trifolium repens) et chez le lotier (Lotus japonicus), ce qui suggère que cette fonction biologique est conservée au cours de l'évolution. Nous proposons que SymCEP7 agit dans les parties aériennes de Medicago pour contrebalancer les voies d'autorégulation induites rapidement par les rhizobiums et permettre ainsi la nodulation sans compromettre la croissance latérale des racines, favorisant ainsi l'acquisition de nutriments autres que l'azote pour assurer leur croissance.

Identification des peptides SymCEP7 qui s'accumulent dans le système vasculaire des pousses de manière dépendante du récepteur CRA2 (A) Produit du gène CEP7 prédit montrant les deux domaines peptidiques CEP (orange). (B) Spectre MS-MS de haute précision de l'espèce hormonale prédominante dérivée de CEP7 identifiée in vivo dans des exsudats de culture de « hairy-roots ». Les ions y et b appariés correspondant à l'hormone peptidique du domaine 1 CEP7 sont surlignés en bleu et en rouge, respectivement. Le spectre est cohérent avec une hydroxylation des prolines aux positions 7 et 11 du produit de 15 acides aminés identifié. (C-D) Le tissu vasculaire des feuilles de Medicago a été isolé du sauvage A17 (C) et du mutant cra2 (D), incubé avec du peptide FITC-SymCEP7, lavé, fixé au formaldéhyde, et observé par microscopie confocale. La fluorescence FITC est verte et l'auto-fluorescence due aux composés phénoliques liés à la paroi cellulaire est violette.
Identification des peptides SymCEP7 qui s'accumulent dans le système vasculaire des pousses de manière dépendante du récepteur CRA2 (A) Produit du gène CEP7 prédit montrant les deux domaines peptidiques CEP (orange). (B) Spectre MS-MS de haute précision de l'espèce hormonale prédominante dérivée de CEP7 identifiée in vivo dans des exsudats de culture de « hairy-roots ». Les ions y et b appariés correspondant à l'hormone peptidique du domaine 1 CEP7 sont surlignés en bleu et en rouge, respectivement. Le spectre est cohérent avec une hydroxylation des prolines aux positions 7 et 11 du produit de 15 acides aminés identifié. (C-D) Le tissu vasculaire des feuilles de Medicago a été isolé du sauvage A17 (C) et du mutant cra2 (D), incubé avec du peptide FITC-SymCEP7, lavé, fixé au formaldéhyde, et observé par microscopie confocale. La fluorescence FITC est verte et l'auto-fluorescence due aux composés phénoliques liés à la paroi cellulaire est violette.

 

06/02/2023