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Raphaël Mercier, lauréat du Laurier INRA défi scientifique 2016

Raphaël Mercier, jeune Directeur de recherche de son équipe "Mécanismes de la méiose & apomixie", groupe "Méiose et recombinaison" MeioRec du pôle thématique DEG "Dynamique et Expression des Génomes", s'est très tôt spécialisé sur la méiose (mécanisme universel permettant de brasser et de distribuer les chromosomes au cours de la formation les cellules reproductrices). Après s'être passionné pour la génétique dès le collège, il a contribué depuis 2003, dans le groupe MeioRec, à la caractérisation d’une soixantaine de gènes impliqués dans la méiose ayant eu un grand retentissement dans le domaine végétal. Axel Kahn, Président du comité d'éthique Inra-Cirad-Ifremer, lui a remis le Laurier Défi scientifique 2016 de l'INRA lors de la 11ème cérémonie des Lauriers INRA du 13 décembre 2016.

Raphaël Mercier nous explique : « Les gènes impliqués dans la méiose sont remarquablement bien conservés entre les organismes : levure, plante, souris, homme… Ainsi, identifier les gènes chez la plante modèle Arabidopsis thaliana donne accès à leurs équivalents chez les autres espèces, tout en étant beaucoup plus facile ». Petit à petit, éteindre des gènes chez une plante et en observer les conséquences dans la descendance, permet de comprendre à quoi servent ces gènes lors de la méiose, cœur de l'hérédité et question centrale en biologie. Comment les chromosomes se mélangent, mieux comprendre leur brassage et en contrôler la distribution a des applications directes sur les approches d'amélioration des plantes. Son travail et celui du groupe MeioRec a très largement contribué à mieux appréhender ces mécanismes fondamentaux en s'attachant au transfert de ces connaissances aux plantes cultivées telle que la pomme de terre. Ses travaux de recherche fondamentale débouchent ainsi sur des découvertes aux applications décisives, à l’orée d’une révolution en sélection végétale.
Le contexte de stimulation d'un groupe de recherche soudé d'une trentaine de personnes aujourd'hui et d'infrastructures IJPB uniques pour cultiver et étudier les plantes (serres, chambre de culture et plateformes de l'Observatoire du végétal) sont favorables à une recherche de pointe. Ses travaux de recherche ont été récompensés par de nombreux prix et distinctions scientifiques, ceci à partir de son doctorat. Ses travaux sur l'apomixie (voir l'actualité IJPB : Une nouvelle façon de cloner les plantes) ont fait partis des 10 découvertes de la revue La Recherche pour l'année 2011. Une bourse « Starting Grant » 2011 du Conseil européen de la recherche (ERC) dotée d'un financement sur 5 ans (2012-16) lui a permis de développer ses travaux et son équipe.

A l'avenir, le rêve de Raphaël est de percer de nouveaux mystères de la génétique dont le fonctionnement nous est encore inconnu. Par exemple une des questions qui aujourd'hui le tient en haleine est la suivante. Pourquoi, lors d'une méiose, quel que soit l'organisme, les échanges de fragments de chromosomes (crossing-over) sont en moyenne limités à 2 dans une cellule, alors qu'il a montré que 10 crossing-over permettent une reproduction qui se déroule sans encombre ?

Pour en savoir plus :
Reportage : vidéo à l'IJPB réalisé à cette occasion : Raphaël Mercier, les grandes énigmes de la génétique végétale
Portrait de Raphaël Mercier : Le noyau dur de la cellule
Lauriers INRA 2016
: Discours d'Axel Kahn et de Raphaël Mercier suite à son portrait
Actualités IJPB :
Une nouvelle façon de cloner les plantes
Une avancée scientifique majeure en biologie : MiMe, comment transformer la méiose en mitose ?

14 décembre 2016


Reproduction : Identification chez les plantes d’une pièce manquante du puzzle de la recombinaison méiotique


Au cours de la reproduction sexuée, la recombinaison méiotique est initiée par la formation de nombreuses cassures de l’ADN. l'équipe IJPB, INRA de Mathide Grelon et Christine Mézard, en collaboration avec l’Université Paris Diderot et l’Institut Pasteur, a identifié MTOPVIB, une protéine longtemps recherchée du complexe enzymatique responsable de cette étape. Cette découverte apporte un nouvel éclairage sur les mécanismes moléculaires de la reproduction, elle est publiée le 26 février dans Science.

Etape clé de la méiose, la recombinaison méiotique permet le brassage de l’information génétique et la répartition équilibrée des chromosomes parentaux lors de la formation des gamètes. Elle est initiée par la formation d’un très grand nombre de cassures double-brin de l’ADN chromosomique. Depuis la fin des années 1990, il est communément admis que leur formation est catalysée par une protéine spécifique, SPO11.

SPO11 est apparentée à la sous-unité A de protéines d’archées, les topoisomérases VI (ou TopoVI), lesquelles régulent la topologie de l’ADN. Les TopoVI sont actives sous forme de tétramères composés de deux sous-unités A et de deux sous-unités B. Chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, ce sont deux protéines apparentées à la sous-unité A, SPO11-1 et SPO11-2, qui sont nécessaires à la formation des cassures double brin de l’ADN. Jusqu’à présent, aucune protéine homologue à la sous-unité B et impliquée dans la formation des cassures double-brin n’a pu être identifiée.

Une nouvelle protéine responsable des cassures double-brin d’ADN
L'équipe IJPB, INRA de Mathide Grelon et Christine Mézard, en collaboration avec l’Université Paris Diderot et l’Institut Pasteur, a exploré une collection de mutants d’A. thaliana dont la fertilité et le développement des gamètes mâles et femelles étaient affectés. Ils se sont plus particulièrement intéressés à l’un d’entre eux qui présentait une méiose défectueuse. L’analyse de ce mutant a permis aux scientifiques d’identifier une nouvelle protéine responsable des cassures double-brin de l’ADN. Très conservée chez les plantes à fleurs, elle présente des homologies structurales très significatives avec la sous-unité B des TopoVI d’archées et a été nommée en conséquence, MTOPVIB (en anglais Meiotic TOPoisomerase VIB-like).

MTOPVIB, indispensable à l’interaction entre SPO11-1 et SPO11-2
La similarité de SPO11 (11-1 et 11-2) avec la sous-unité A de TopoVI et celle de MTOPVIB avec la sous-unité B de TopoVI a conduit les chercheurs à analyser les relations entre ces protéines. Ils ont ainsi mis en évidence que MTOPVIB interagit avec les extrémités N-terminales des protéines SPO11-1 et SPO11-2, permettant la formation d’un complexe entre ces dernières.
Forts de ces observations, les scientifiques proposent que le complexe catalytique nécessaire à la formation des cassures double–brin au cours de la méiose adopte une configuration semblable à celle du complexe TopoVI des archées et implique deux sous-unités MTOPVIB et deux sous-unités SPO11 (SPO11-1 et SPO11-2). Ce complexe aurait ainsi évolué à partir d’un complexe originel, présent chez les ancêtres communs des eucaryotes et des archées.

Ces travaux, au-delà du fait qu’ils aient permis de caractériser une nouvelle protéine de cassure double-brin de l’ADN, MTOPOVIB, montrent que celle-ci a un rôle crucial dans l’assemblage du complexe catalytique qui préside à cette étape. Ils éclairent d’un jour tout à fait nouveau les mécanismes moléculaires et évolutifs qui interviennent au cours des premières étapes de la méiose.

Nathalie Vrielynck, Aurélie Chambon, Daniel Vezon, Lucie Pereira, Liudmila Chelysheva, Arnaud De Muyt, Christine Mézard, Claudine Mayer, Mathilde Grelon. A DNA topoisomerase VI-like complex initiates meiotic recombination. Science.351(6276):939-43. doi: 10.1126/science.aad5196 (PubMed Abstract)

Contacts scientifique :
Mathilde Grelon (01 30 83 33 08) Institut Jean-Pierre Bourgin (Inra, AgroParisTech)

Contact(s) presse :
Inra service de presse (01 42 75 91 86)
Département(s) associé(s) :
Biologie et amélioration des plantes
Centre(s) associé(s) :
Versailles-Grignon

Plus d'info : conmmuniqué de presse INRA

26 février 2016


WG2 meeting of the COST FA1306
Diving into integrative cell phenotyping through “omics”
1er-2 Février 2016

Institut Jean-Pierre Bourgin, INRA, Versailles


 

Colloque de l'action européenne concernant la Recherche de variétés tolérantes - Phénotypage multi-échelles sur la période 2014-2018 ("European cooperation in Science and technology : The quest for tolerant varieties - Phenotyping at the plant and cellular level", EU COST Action FA1306). Ce colloque est co-organisé par l'IJPB. Il concerne le Groupe de travail 2 "the Work Group 2 - Phenotyping at the cell level".
Cette action s'est donnée pour but principal de créer un réseau réunissant l’expertise scientifique et technique de 28 pays dans les domaines de l’analyse d’images à haut débit, de la modélisation de la croissance des plantes, de la génomique, de la transcriptomique, de la protéomique et de la métabolomique.

 

 

Organisateurs, Comité local :
Sylvie Coursol (Institut Jean-Pierre Bourgin)
Michel Zivy (UMR de Génétique Quantitative et Evolution - Le Moulon)
Martine Gonneau (Institut Jean-Pierre Bourgin)
Loïc Rajjou (Institut Jean-Pierre Bourgin)
Julie Fievet (UMR de Génétique Quantitative et Evolution - Le Mouloe)
Thierry Chardot (Institut Jean-Pierre Bourgin)
Christian Meyer (Institut Jean-Pierre Bourgin)

Programme

More information on the Meeting
Plus d'info : évènement, Internet Centre INRA Versailles-Grignon

janvier 2016


Séminaires
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Lundi 18 janvier 2016
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14h00
Séminaire Invité
Dr. Patrick GALLOIS
(Cell Organisation and Dynamics,
The University of Manchester, GB)
What happened to plant caspases ?

Invité par Céline Masclaux-Daubresse
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Mercredi 17 février 2016
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14h00
Séminaire visiteur IJPB/SPS
Dr. Fayza DABOUSSI
(Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés, INSA, Toulouse, INSA, Toulouse)
Redesigning the metabolic potential of microalgae


Invité par Thierry Chardot
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Lundi 7 mars 2016
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14h00
Séminaire Invité IJPB/SPS
Dr. Ian HENDERSON
(Genetic and Epigenetic Inheritance in Plants, University of Cambridge, GB)
Genetics and epigenetics of recombination in Arabidopsis

Meiotic crossover recombination has a profound effect on genetic diversity and is an essential tool for crop improvement. Despite this, many aspects of how recombination is controlled in plant genomes remains unclear. I will present our work in Arabidopsis that aims to understand both genetic and epigenetic controls on crossovers. We have explored the effect of natural genetic variation by crossing diverse Arabidopsis strains to lines carrying fluorescent crossover reporters. I will present evidence for both cis and trans modifying effects on recombination caused by natural variation, in addition to the identification of recombination QTLs. We have previously shown that crossovers are concentrated in hotspots associated with gene promoters and terminators. Conversely crossovers are suppressed in heterochromatin, in proximity to the centromeric regions. I will present new work where we have altered the nature of heterochromatin and observed both increases and decreases in centromeric recombination. Finally, I will highlight prospects for using these findings in the context of crop breeding to accelerate or improve agricultural strains.

Ian Henderson team Webpage

Invité par Christine Mézard
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Lundi 14 mars 2016
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14h00
Séminaire Invité IJPB
Dr. Sofie GOORMACHTIG
(Rhizosphere, Plant Systems Biology, VIB-UGent, Gand, Belgique)
Strigolactone signaling through the eye of the mass spectrometer

Strigolactones are one of the newest hormones identified in plants and also serve as important rhizosphere signals to attract mutualistic arbuscular mycorrhizal fungi as well as parasitic plants. Unraveling the strigolactone signaling pathway will contribute to the understanding of root and shoot architecture but also of how plants cope with the environment. Strigolactone signaling is complex because some of its components, such as the F-box protein MAX2, are also involved in the signaling of other molecules than strigolactones such as karrikins, smoke derived signals controlling seed germination, and yet unknown endogenous plant metabolites.
We use proteomic approaches in order to dissect the strigolactone signaling pathways. Through the use of tandem affinity purification, we seek new members of the strigolactone signaling complex and analyse their importance through genetic analysis. As post-translational modifications are extremely important in hormone signaling, we have developed the ubiquitin COFRADIC tool in order to identify the importance of ubiquitination, at the site level, also in strigolactone signaling.

Sofie Goormachtig team Webpage

Invitée par Catherine Rameau & François-Didier Boyer
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Vendredi 25 mars 2016
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9h30
Grande salle Bât. 7
Séminaire visiteur
Pr. Rafael LUQUE
(Président action COST FP1306, Universidad de Cordoba, Spain)
"Benign-by-design methodologies for a more sustainable future: from nanomaterials to biomass/waste"

Invité par Betty Cottyn
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Vendredi 15 avril 2016
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10h00
Séminaire Invité IJPB
Dr. Wim SOPPE
(Control of seed germination, Department of Plant Breeding and Genetics,
Max Planck Institute for Plant Breeding Research, Cologne, Allemagne)

How do seeds wake up at the right time?

Viable seeds are not always able to germinate and can cycle between a dormant and a non-dormant state. Dormancy prevents germination during unfavourable seasons and has been selected against during domestication of many crop species. In the model plant Arabidopsis, dormancy is induced during seed maturation and released by dry storage (after-ripening) or imbibition at low temperatures (stratification). The plant hormone abscisic acid has an essential role in the induction of dormancy, whereas gibberellins are required for germination. However, the molecular mechanisms that regulate dormancy downstream and in parallel with these hormones are poorly understood.
DELAY OF GERMINATION 1 (DOG1) and REDUCED DORMANCY 5 (RDO5) have been identified as major regulators of seed dormancy in Arabidopsis. The function of DOG1 is conserved throughout the plant kingdom. The DOG1 gene encodes a protein with unknown function and RDO5 encodes a pseudophosphatase. The amount of DOG1 protein in freshly harvested seeds highly correlates with their dormancy level and the protein loses its function during dry storage of seeds. I will present our latest results about the functions of DOG1 and RDO5 in seed dormancy and their possible regulation by after-ripening.

Wim Soppe team Webpage

Invité par José Jiménez-Gómez
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Lundi 30 mai 2016
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14h00
Séminaire Invité IJPB/SPS
Dr. Richard S. SMITH
(Computational modelling of morphogenesis and biomechanics,
Max Planck Institute for Plant Breeding Research, Cologne, Allemagne)

Towards an integrated framework for computational MorphoDynamX

Morphogenesis emerges from complex interactions between genetic and mechanical processes. Computer simulation models are becoming increasingly important to aid our understanding of the complexity involved, in an emerging field that is now being called Computational Morphodynamics. Key to this methodology is the combination of experimental work with dynamic, spatial simulation modeling. Time-lapse microscopy to quantify changes in cell geometry and gene expression is a tool of choice, and the data are used to inform the models and verify predictions. Full 3D imaging is desirable, however this is often technically challenging in opaque plant tissue. Equally challenging is the modeling of growth and cell division in full 3D. Fortunately, many biological processes occur on surface layers of cells, and 2D models can be used. However on highly curved surfaces, flat projections can introduce too much distortion to accurately record the dynamics of growth experimentally. To address this problem we have developed MorphoGraphX, a software that enables image processing on curved surface meshes. Many image processing algorithms designed for 2D and 3D images can be adapted to work with these “2.5D” images, such as cell segmentation and lineage tracking. Several examples of the use of the software on different plant organs will be presented, followed by our inroads towards developing an integrated simulation and imaging environment for computational morphodynamics.

Richard S. Smith team Webpage
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Invité par Magalie Uyttewaal
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Vendredi 3 juin 2016
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9h30
bibliothèque physio-phyto Bât. 2
Séminaire visiteur
Pr. Patrice LEROUGE
(Glycobiologie et matrice extracellulaire végétale, Université de Rouen)
Rhamnogalacturonane II et élongation cellulaire

Invité par Herman Höfte
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Lundi 20 juin 2016
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14h00
Séminaire visiteur
Dr. Ariel ORELLANA-LOPEZ
(Andrés Bello University, Santiago, Chili)
The role of nucleotide sugar transporters during the biosynthesis of the plant cell wall Rhamnogalacturonane

Invité par Helen North
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Mardi 21 juin 2016
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14h00
salle de réunion, RdC, Bât.2
Séminaire visiteur
Dr. Bruce VEIT
(Massey University, Palmerston North, New Zealand)
A genetic analysis of RAPTOR in plants: Novel facets of an ancient form of growth control

Invité par Christian Meyer

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Lundi 26 septembre 2016
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14h00
Séminaire invité PB/SPS
Dr. Ben FIELD
(Laboratory of Plant Genetics and Biophysics (LGBP)
Institut de biosciences et biotechnologies (BIAM), CNRS-CEA-Aix Marseille Université
Faculté des Sciences de Luminy)
An unusual nucleotide is a potent controller of chloroplast function that regulates

The chloroplast originates from the endosymbiosis of an ancient photosynthetic bacterium by a eukaryotic cell. Remarkably the chloroplast has retained elements of a bacterial stress signalling pathway mediated by the unusual nucleotide guanosine tetraphosphate (ppGpp). However, an understanding of the mechanism and outcomes of ppGpp signalling in the photosynthetic eukaryotes has remained elusive. Using the model plant Arabidopsis thaliana we show that ppGpp is a potent controller of chloroplast gene expression in vivo that reduces the quantity of chloroplast transcripts and chloroplast-encoded proteins. We then go on to demonstrate that the antagonistic functions of different RelA SpoT homologues (RSHs) control ppGpp homeostasis to regulate chloroplast function, and are required for optimal plant growth, development and nitrogen remobilization. Thus, we show that an ancient signalling pathway from bacteria is now a key mediator of the dialogue between the chloroplast and the nucleocytoplasmic compartment in photosynthetic eukaryotes.

Page Internet : Ben FIELD

Invité par Christian Meyer

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Lundi 10 octobre 2016
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14h00
Séminaire invité IJPB/SPS
Pr. Graham MOORE
(The Moore Lab, John Innes Centre, Norwich, GB)
Characterisation of the Ph1 locus: the major locus, which ensures wheat’s stability and fertility

More than 70% of flowering plants are polyploid (as well as fish, reptiles and amphibians), possessing two or more sets of related chromosomes. To be fertile, true homologues must pair and crossover during meiosis, rather than the related chromosomes (homoeologues). Hexaploid wheat possesses a single major locus, Ph1, which controls the correct pairing and crossover of its chromosomes during meiosis. At the start of meiosis, the telomeres of chromosomes cluster as a bouquet, enabling chromosomes to be correctly sorted and paired. Our recent cell biological studies have revealed that only homologues can pair during the telomere bouquet stage, while homoeologue pairing only occurs after the telomeres disperse. The Ph1 locus ensures that chromosome pairing is largely completed between homologues by the end of the telomere bouquet stage. This reduces the chance of homoeologous pairing. The Ph1 locus also regulates recombination, both promoting homologue crossover and reducing homoeologue crossover. Thus the Ph1 locus promotes homologues to pair and crossover, while suppressing homoeologue crossover. Molecular analysis has revealed that on polyploidisation, a segment of heterochromatin and a meiotic gene (ZIP4) shown to control crossover in Arabidopsis and rice, were duplicated and inserted into a cluster of cell cycle dependent kinases (CDKs), interspersed with methyl transferase genes, thus creating the Ph1 locus. Our recent analysis has revealed that the ZIP4 copy within this locus is responsible for the effect of promoting homologous crossover, and therefore regularising crossovers in wheat, but not for the promotion of homologous pairing. Our current studies point to the CDK cluster as being involved in homologous pairing effect. By the end of the year, we will know whether ZIP4 is also responsible for most of suppression of homoeologous crossover in wheat hybrids.

Page Internet : The Moore Lab

Invité par Eric Jenczewski

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Lundi 17 octobre 2016
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14h00
Séminaire invité IJPB/SPS
Dr. Patrick ACHARD
(Régulation et mécanisme d'action de la signalisation gibbérelline
IBMP, Strasbourg)
Long-distance transport of gibberellins in plants

Page Internet : équipe Patrick ACHARD

Invité par Patrick Laufs

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Vendredi 28 octobre 2016
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9h30
Bibliothèque physio-phyto Bât. 2
Séminaire visiteur
Dr. Veronica DOBLAS-GONZALEZ
(Laboratoire de Biologie Cellulaire Végétale, Département de Biologie Moléculaire Végétale,
Université de Lausanne, Suisse)
A vasculature-derived peptide binds SGN3 RLK to control endodermal barrier formation

Invitée par Herman Höfte

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Jeudi 15 décembre 2016

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10h00
Séminaire visiteur

Dr. Stéphane MARI
(Laboratoire de Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes, CNRS/INRA/UMII/SupAgro, Montpellier )
Deciphering the mechanisms of iron (Fe) transport, storage and remobilization in seeds

During germination of Arabidopsis seeds, iron (Fe) provision to the young seedling relies on a large pool of Fe stored in vacuoles of the endodermal cells surrounding the provascular system. Filling of these vacuoles is achieved by the tonoplastic Fe transporter VIT1, whereas Fe release during germination depends on the activity of the efflux transporters NRAMP3 and NRAMP4. Recently, we have shown that ascorbate plays a pivotal role in the Fe biology of the seed since upon its secretion by the embryo, it catalyzes the reduction of Fe3+, thereby enabling its uptake at the embryo surface. Using a yeast complementation screen, we have isolated a cDNA, named TASC1 (for Transporter of ASCorbate 1), coding for a member of the MATE (Multidrug And Toxin Efflux) family that is capable of transporting ascorbate. In Arabidopsis, TASC1 is a tonoplastic protein that is found during embryo development and germination. Seedlings mutated in TASC1 are sensitive to Fe deficiency and, like the nramp3nramp4 mutant that is impaired in vacuolar Fe efflux, fail to remobilize vacuolar Fe stores. Our work demonstrates therefore that TASC1 is an essential component of the Fe transport and homeostasis machinery in plants. Furthermore, TASC1 represents the first ascorbate efflux transporter identified in eukaryotes. Finally, we have established that in the dry seed Fe is stored as Fe3+-phytate complexes and, therefore, we will also present new data on the putative role of phytases in the release of Fe during germination.

Invité par Michèle Reisdorf-Cren

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Lieu des séminaires sauf indication contraire
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Amphithéâtre de Versailles, Bât. 10
INRA Centre de Versailles-Grignon
Route de St Cyr (RD10)
78026 Versailles Cedex

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