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Signalisation, Transport et Utilisation de l’Azote
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Mots-clés : Transporteurs de nitrate / nitrite - carence azoté - famille NRT2 - protéines Nin-Like- protéine PII – TOR (Target Of Rapamycin) - PI3K (Phosphoinositol-3 kinase), multistress – arabidopsis - Brachypodium

Ecole(s) doctorale(s) de rattachement : ED 145 Sciences du végétal, Université Paris-Sud 11 Orsay

Contacts :

Institut Jean-Pierre Bourgin, UMR1318 INRA-AgroParisTech
Bâtiment 3
INRA Centre de Versailles-Grignon
Route de St-Cyr (RD10)
78026 Versailles Cedex France

tél : +33 (0)1 30 83 36 56 - fax : +33 (0)1 30 83 33 19

Responsable
Anne Krapp
Directeur de recherche


Sylvain Chaillou
Professeur AgroParisTech

Fabien Chardon
Chargé de recherche

 

Magali Bedu
Technicien

 

Giorgiana Chietera
Doctorant (ITN Bionut, ABIES)
du 01/09/11 au 31/08/14

Camille Chardin
Doctorant (bourse SPS)
du 01/11/2012 au 30/10/2015

 

 

 

 

 

 

 

 

Françoise

Françoise Daniel-Vedele
Directeur de recherche

Sylvie
Sylvie Ferrario-Méry
Chargé de recherche

Fabien

Thomas Girin
Chargé de recherche

 

Anne Marmagne
Ingénieur

 

Virginie

Virginie Bréhaut
Technicien

Patrick Berquin
Technicien

Laure David
Doctorant (ABIES)
du 1/10/11 au 30/09/14

 

 


Anciens membres
de l'équipe

 

 

 


Résumé :

 

Activité scientifique: Maintenir la production de biomasse et la qualité du grain en limitant la fertilisation azotée constitue le défi majeur de notre agriculture. Nous étudions la croissance et le métabolisme des plantes cultivées dans différentes conditions d'apport en azote. Nous focalisons nos efforts sur:

- Le transport du nitrate et du nitrite dans la plante entière
- La signalisation de la carence en azote
- L'exploitation de la variabilité naturelle




Le transport du nitrate et du nitrite dans la plante entière

Dans nos régions tempérées, le nitrate est à la fois la forme majeure de l'azote absorbée par les plantes et la première forme azotée de stockage utilisée pour le maintien de la croissance sous des contraintes environnementales. Nous étudions les mécanismes moléculaires qui gouvernent l'absorption du nitrate par les racines puis son transport, son stockage et sa mobilisation au cours du développement de la plante. Nos travaux portent plus particulièrement sur le système de transport du nitrate à haute affinité qui implique la famille multigénique des NRT2. Par ailleurs, chez les plantes supérieures, les mécanismes de translocation du premier produit de l'assimilation, le nitrite, dans les chloroplastes ne sont pas encore complètement élucidés. Un de nos gènes cibles, qui code pour la protéine chloroplastique PII (voir le paragraphe suivant), semble être impliqué dans cette étape

.
Culture en hydroponie

La signalisation de la carence en azote

La réponse des plantes à la disponibilité en azote exige des mécanismes de sensibilité et de régulation, qui permettent le contrôle et la coordination du transport et de l'assimilation de l'azote, tant au niveau cellulaire qu'à celui de l'organisme. Deux gènes candidats sont étudiés par des approches de génomique fonctionnelle. La protéine AtPII est impliquée dans la perception du statut azoté et carboné des plantes  et régule des enzymes de l’assimilation de l’azote et du carbone (C/N). Les protéines AtNLP portent un domaine putatif RWP-RK de fixation à l'ADN. Ce domaine est trouvé dans les protéines qui ont été proposées comme agissant comme des facteurs de transcription et impliquées dans des mécanismes de développement régulés par l'azote. Nous avons montré que la protéine NLP7 est impliquée dans la réponse à la disponibilité en azote.

L'exploration de la variabilité génétique naturelle pour comprendre l' adaptation des plantes à la disponibilité en azote dans le milieu. (Présentation Détaillée)

Les plantes présentent une remarquable plasticité de leur développement en réponse aux contraintes environnementales. Grâce à l' étude de la plante modèle Arabidopsis thaliana, nous pouvons repérer les composantes génétiques de l'adaptation des plantes à un milieu limitant en azote. Les différents génotypes d' Arabidopsis présentent en effet des stratégies variées au niveau du développement ou de l'utilisation de l' azote pour s' adapter à une nutrition azotée limitante. Afin de comprendre ces différentes stratégies, nous caractérisons les réponses des plantes lorsqu' elles sont soumises à des carences ou des limitations en azote dans le milieu de culture. Nous mesurons différents paramètres de la croissance, du développement et du métabolisme azoté des plantes sous différents régimes azotés, puis nous identifions les loci associés aux réponses des plantes par analyse de QTL. Ce travail permet l'identification de gènes impliqués dans la croissance et le métabolisme azoté des plantes et il offre des bases pour la sélection de plantes ayant une meilleure efficacité d' utilisation de l' azote.

 


Résultats marquants :

 


Publications représentatives :

Dechorgnat J., Patrit O., Krapp A., Fagard M.,and Daniel-Vedele F. (2012) Characterization of the Nrt2.6 Gene in Arabidopsis thaliana: A Link with Plant Response to Biotic and Abiotic Stress. PLoS ONE 7 : e42491. doi:10.1371/journal.pone.0042491

Kiba T, Feria-Bourrellier AB, Lafouge F, Lezhneva L, Boutet-Mercey S, Orsel M, Bréhaut V, Miller A, Daniel-Vedele F, Sakakibara H, Krapp A. (2012) The Arabidopsis Nitrate Transporter NRT2.4 Plays a Double Role in Roots and Shoots of Nitrogen-Starved Plants. Plant Cell 24: 245-258.

Chardon F, Noël V, Masclaux-Daubresse, C. (2012) Exploring NUE in crops and in Arabidopsis ideotypes to improve yield and seed quality. J. Exp. Bot. 63: 3401-3412.

Ikram S, Bedu M, Daniel-Vedele F, Chaillou S, Chardon F. (2012) Natural variation of Arabidopsis response to nitrogen availability. J Exp Bot 63: 91-105.

Krapp A, Berthomé R, Orsel M, Mercey-Boutet S, Yu A, Castaings L, Elftieh S, Major H, Renou JP, Daniel-Vedele F. (2011) Arabidopsis roots and shoots show distinct temporal adaptation patterns toward nitrogen starvation. Plant Physiol. 157:1255-82. (Pubmed)

Castaings L, Marchive, C, Meyer C, Krapp A (2011) Nitrogen signalling in Arabidopsis: how to obtain insights into a complex signalling network. J Exp Bot. 62: 1391-7. (Pubmed)

Masclaux-Daubresse C, Chardon F (2011) Exploring nitrogen remobilization for seed filling using natural variation in Arabidopsis thaliana. J Exp Bot. 62:2131-42.

Dechorgnat J, Nguyen CT, Armengaud P, Jossier M, Diatloff E, Filleur S, Daniel-Vedele F (2011). From the soil to the seeds: the long journey of nitrate in plants. J Exp Bot 62: 1349-1359.

Sormani R, Masclaux-Daubresse C, Daniel-Vedele F,  Chardon F (2011). Transcriptional Regulation of Ribosome Components Are Determined by Stress According to Cellular Compartments in Arabidopsis thaliana. PLoS ONE 6, e28070.

Baud S, Bourrellier ABF, Azzopardi M, Berger A., Dechorgnat J, Daniel-Vedele F, Lepiniec L, Miquel M, Rochat C, Hodges M, Ferrario-Mery S (2010). PII is induced by WRINKLED1 and fine-tunes fatty acid composition in seeds of Arabidopsis thaliana. Plant Journal 64: 291-303.

Chardon F, Barthelemy J, Daniel-Vedele F, Masclaux-Daubresse C (2010) Natural variation of nitrate uptake and nitrogen use efficiency in Arabidopsis thaliana cultivated with limiting and ample nitrogen supply. J Exp Bot 61: 2293-2302.

Monachello D, Allot M, Oliva S, Krapp A, Daniel-Vedele F, Barbier-Brygoo H, Ephritikhine G. (2009) Two anion transporters AtClCa and AtClCe fulfil interconnecting but not redundant roles in nitrate assimilation pathways. New Phytol. 183: 88-94. (Pubmed)

Castaings L, Carmago A, Pocholle D, Gaudon V, Texier Y, Boutet-Mercey S, Taconnat, L, Renou, JP, Daniel-Vedele F, Fernandez, E, Meyer, C, Krapp A (2009) The nodule inception-like protein 7 modulates nitrate sensing and metabolism in Arabidopsis . Plant Journal 57: 426-35.

Feria Bourrellier AB, Ferrario-Méry S, Vidal J, Hodges M (2009) Metabolite regulation of the interaction between Arabidopsis thaliana PII and N-Acetyl-L-Glutamate Kinase. BBRC 387:700-704.

Richard-Molard C, Krapp A, Brun F, Ney B, Daniel-Vedele F, Chaillou S (2008) Plant response to nitrate starvation is determined by N storage capacity matched by nitrate uptake capacity in two Arabidopsis genotypes. J Exp Botany 59: 779-791.

Ferrario-Méry S, Meyer C, Hodges M. (2008) Chloroplast nitrite uptake is enhanced in Arabidopsis PII mutants. FEBS Letters 582:1061-1066.

Wirth J, Chopin F, Santoni V, Viennois G, Tillard P, Krapp A, Lejay L, Daniel-Vedele F, Gojon A. (2007) Regulation of root nitrate uptake at the NRT2.1 protein level in Arabidopsis thaliana J Biol Chem. 10: 23541-52. (Pubmed)

Chopin F, Orsel M, Dorbe MF, Chardon F, Truong HN, Miller T, Krapp A, Daniel-Vedele F. (2007) The arabidopsis ATNRT2.7 nitrate transporter gene controls nitrate content in seeds. The Plant Cell 19: 1590-1602.

 

 


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