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Senescence, autophagie, recyclage nutritionnel et efficacité d’utilisation de l’azote 
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Mots-clés : Azote - nitrate - sénescence - asparagine synthétase - glutamine synthétase - autophagie - recyclage - remobilisation - signalisation - régulation de l'expression génique - transcriptome

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 30 00 - fax : +33 (0)1 30 83 33 19

Céline
Responsable
Céline Masclaux-Daubresse
Directeur de recherche

Fabien
Fabien Chardon
Chargé de recherche

Fabienne Soulay
Technicien


Jie Luo
Post-Doctorant

Jie.Luo@inra.fr

 

Michèle

Michèle Reisdorf-Cren
Maître de conférences UVSQ

Anne Marmagne
Ingénieur

 

Qinwu Chen
Doctorant
du 1/10/15 au 30/9/19

 

 

 

Anciens membres
de l'équipe


Résumé :

L'enjeu des prochaines années sera celui de l'indépendance énergétique et de la préservation de notre planète. Le défi relevé avec succès par les dernières 50 années de recherche en agronomie a été d'apporter l'autosuffisance alimentaire à notre pays. Ceci a été permis par l'augmentation des rendements grâce à la sélection génétique des variétés cultivées et aussi par l'utilisation des engrais azotés. En effet, alors que la source de carbone n'est pas limitée pour les plantes, l'azote doit être en général prélevé dans le sol. Ainsi sa disponibilité limite la production de biomasse et influence la qualité des productions agricoles. Le développement de nouvelles formes d'énergie « verte » va nécessiter dans le futur la valorisation non alimentaire de la biomasse d'un certain nombre de plantes.
Qu'il s'agisse de soutenir la production alimentaire ou non alimentaire, les engrais azotés seront un facteur de poids dans le coût de ces productions et dans le bilan écologique global. Or, l'utilisation d'engrais azotés est de plus en plus décriée pour des raisons écologiques de pollution des eaux et aussi parce que leurs coûts rendent à l'heure actuelle les biocarburants non compétitifs. De ce fait l'amélioration de l'efficacité d'utilisation de l'azote en agriculture est un problème central. Cette amélioration passe non seulement par la recherche d'un meilleur prélèvement dans le sol et d'une meilleure assimilation, mais surtout par une optimisation des transferts d'azote inorganique et organique à l'intérieur de la plante. Que ce soit vers les nouveaux organes en croissance (feuilles, racines, graines) ou vers les organes de réserve (tubercules, …). L'amélioration des métabolismes de recyclage de l'azote au sein de la plante au cours du développement (depuis la germination jusqu'au remplissage de la graine) représente donc l'une des solutions à ce problème.
Notre équipe s’intéresse

  • aux mécanismes de recyclage de l’azote protéique et de réassimilation de l’azote au cours du vieillissement des feuilles et lors du remplissage de la graine
  • à la variabilité naturel et au contrôle génétique de la sénescence foliaire, du recyclage et de la remobilisation de l'azote au cours du développement
  • à la régulation et au fonctionnement de l’activité autophagique dans la plante au niveau racinaire foliaire ainsi que dans la graine

 

 


Résultats marquants :
 
 
 
 
 

Publications représentatives :

Avila-Ospina L, Marmagne A, Talbotec J, Krupinska K, Masclaux-Daubresse C. 2015. The identification of new cytosolic glutamine synthetase and asparagine synthetase genes in barley (Hordeum vulgare L.), and their expression during leaf senescence. J Exp Bot doi:10.1093/jxb/erv003.

Avila-Ospina L, Moison M, Yoshimoto K, Masclaux-Daubresse C. 2014. Autophagy, plant senescence, and nutrient recycling. Journal of Experimental Botany 65, 3799-3811.

Chardon F, Jasinski S, Durandet M, Lécureuil A, Soulay F, Bedu M, Guerche P, Masclaux-Daubresse C. 2014. QTL meta-analysis in Arabidopsis reveals an interaction between leaf senescence and resource allocation to seeds. J Exp Bot 65, 3949-3962.

Fagard M, Launay A, Clément G, Courtial J, Dellagi A, Farjad M, Krapp A, Soulié M-C, Masclaux-Daubresse C. 2014. Nitrogen metabolism meets phytopathology. J Exp Bot 65,5643-5656

Masclaux-Daubresse C, Clément G, Anne P, Routaboul J, Guiboileau A, Soulay F, Shirasu K, Yoshimoto K. 2014. Stitching together the multiple dimensions of autophagy using metabolomic and transcriptomic analyses reveals new impacts of autophagy defects on metabolism, development and plant response to environment. The Plant Cell 26, 1857-1877.

Merkulova EA, Guiboileau A, Naya L, Masclaux-Daubresse C, Yoshimoto K. 2014. Assessment and optimization of autophagy monitoring methods in Arabidopsis roots indicate direct fusion of autophagosomes with vacuoles. Plant Cell Physiology 55, 715-726.

Orsel M, Moison M, Clouet V, Thomas J, Leprince F, Canoy A-S, Just J, Chalhoub B, Masclaux-Daubresse C. 2014. Sixteen cytosolic glutamine synthetase genes identified in the Brassica napus L. genome are differentially regulated depending on nitrogen regimes and leaf senescence. J Exp Bot 65, 3927-3947.

Pottier M, Masclaux-Daubresse C, Yoshimoto K, Thomine S. 2014. Autophagy as a possible mechanism for micronutrient remobilization from leaves to seeds. Frontiers in Plant Science 5:11.

Guiboileau A, Avila-Ospina L, Yoshimoto K, Soulay F, Azzopardi M, Marmagne A, Lothier J, Masclaux-Daubresse C. 2013. Physiological and metabolic consequences of autophagy defisciency for the management of nitrogen and protein resources in Arabidopsis leaves depending on nitrate availability. New Phytologist 199, 683-694.

Gaufichon L, Masclaux-Daubresse C, Tcherkez G, Reisdorf-Cren M, Sakakibara Y, Hase T, Clément G, Avice J, Grandjean O, Marmagne A, Boutet-Mercey S, Azzopardi M, Soulay F, Suzuki A (2013) Arabidopsis thaliana ASN2 encoding asparagine synthetase is involved in the control of nitrogen assimilation and export during vegetative growth. Plant Cell and Environment 36: 328-342

Guiboileau A, Avila-Ospina L, Yoshimoto K, Soulay F, Azzopardi M, Marmagne A, Lothier J, Masclaux-Daubresse C (2013) Physiological and metabolic consequences of autophagy defisciency for the management of nitrogen and protein resources in Arabidopsis leaves depending on nitrate availability. New Phytologist in press doi: 10.1111/nph.12307

Chardon F, Bedu M, Calenge F, Klemens PAW, Spinner L, Clement G, Chietera G, Leran S, Ferrand M, Lacombe B, Loudet O, Dinant S, Bellini C, Neuhaus HE, Daniel-Vedele F, Krapp A (2013) Leaf Fructose Content Is Controlled by the Vacuolar Transporter SWEET17 in Arabidopsis. Current Biology 23: 697-702

Guiboileau A, Masclaux-Daubresse C. 2012. Autophagic processes in plants: Mechanisms, regulation and function. Comptes Rendus Biologies 335, 375-388.

Guiboileau A, Yoshimoto K, Soulay F, Bataillé M, Avice J, Masclaux-Daubresse C. 2012. Autophagy machinery controls nitrogen remobilization at the whole-plant level under both limiting and ample nitrate conditions in Arabidopsis. New Phytologist 194, 732-740.

Guiboileau A, Masclaux-Daubresse C (2012) Autophagic processes in plants: Mechanisms, regulation and function. Comptes Rendus Biologies 335: 375-388

Yoshimoto K (2012) Beginning to Understand Autophagy, an Intracellular Self-Degradation System in Plants. Plant and Cell Physiology 53: 1355-1365

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


Guiboileau A, Yoshimoto K, Soulay F, Bataillé M, Avice J, Masclaux-Daubresse C (2012) Autophagy machinery controls nitrogen remobilization at the whole-plant level under both limiting and ample nitrate conditions in Arabidopsis. New Phytologist 194: 732-740

Chardon F, Noel V, Masclaux-Daubresse C (2012) Exploring NUE in crops and in Arabidopsis ideotypes to improve yield and seed quality. Journal of Experimental Botany 63: 3401-3412

Lothier J, Gaufichon L, Sormani R, Lemaitre T, Azzopardi M, Morin H, Chardon F, Reisdorf-Cren M, Avice J-C, Masclaux-Daubresse C (2011) The cytosolic glutamine synthetase GLN1;2 plays a role in the control of plant growth and ammonium homeostasis in Arabidopsis rosettes when nitrate supply is not limiting. Journal of Experimental Botany 62: 1375-1390

Masclaux-Daubresse C, Chardon F (2011) Exploring nitrogen remobilization for seed filling using natural variation in Arabidopsis thaliana. Journal of Experimental Botany 62: 2131-2142

Sormani R, Masclaux-Daubresse C, Daniele-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

Masclaux-Daubresse C, Daniel-Vedele F, Dechorgnat J, Chardon F, Gaufichon L, Suzuki A (2010) Nitrogen uptake, assimilation and remobilization in plants: challenges for sustainable and productive agriculture. Annals of Botany 105: 1141-1157

Guiboileau A, Sormani R, Meyer C, Masclaux-Daubresse C (2010) Senescence and death of plant organs: Nutrient recycling and developmental regulation. Comptes Rendus Biologies 333: 382-391

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. Journal of Experimental Botany 61: 2293-2302

Wingler A, Purdy SJ, Edwards S-A, Chardon F, Masclaux-Daubresse C (2010) QTL analysis for sugar-regulated leaf senescence supports flowering-dependent and -independent senescence pathways. New Phytologist 185: 420-433

Lemaitre T, Gaufichon L, Boutet-Mercey S, Christ A, Masclaux-Daubresse C (2008) Enzymatic and metabolic diagnostic of nitrogen deficiency in Arabidopsis thaliana Wassileskija accession. Plant and Cell Physiology 49: 1056-1065
Masclaux-Daubresse C, Reisdorf-Cren M, Orsel M (2008) Leaf nitrogen remobilisation for plant development and grain filling. Plant Biology 10: 23-36

Diaz C, Lemaitre T, Christ A, Azzopardi M, Kato Y, Sato F, Morot-Gaudry J-F, Le Dily F, Masclaux-Daubresse C (2008) Nitrogen recycling and remobilization are differentially controlled by leaf senescence and development stage in Arabidopsis under low nitrogen nutrition. Plant Physiology 147: 1437-1449
 
Masclaux-Daubresse C, Purdy S, Lemaitre T, Pourtau N, Taconnat L, Renou J-P, Wingler A (2007) Genetic variation suggests interaction between cold acclimation and metabolic regulation of leaf senescence. Plant Physiology 143: 434-446

Tavernier V, Cadiou S, Pageau K, Lauge R, Reisdorf-Cren M, Langin T, Masclaux-Daubresse C (2007) The plant nitrogen mobilization promoted by Colletotrichum lindemuthianum in Phaseolus leaves depends on fungus pathogenicity. Journal of Experimental Botany 58: 3351-3360

Masclaux-Daubresse C, Reisdorf-Cren M, Pageau K, Lelandais M, Grandjean O, Kronenberger J, Valadier MH, Feraud M, Jouglet T, Suzuki A (2006) Glutamine synthetase-glutamate synthase pathway and glutamate dehydrogenase play distinct roles in the sink-source nitrogen cycle in tobacco. Plant Physiology 140: 444-456

Diaz C, Saliba-Colombani V, Loudet O, Belluomo P, Moreau L, Daniel-Vedele F, Morot-Gaudry J-F, Masclaux-Daubresse C (2006) Leaf yellowing and anthocyanin accumulation are two genetically independent strategies in response to nitrogen limitation in Arabidopsis thaliana. Plant & cell physiology 47: 74-83

Pageau K, Reisdorf-Cren M, Morot-Gaudry JF, Masclaux-Daubresse C (2006) The two senescence-related markers, GS1 (cytosolic glutamine synthetase) and GDH (glutamate dehydrogenase), involved in nitrogen mobilization, are differentially regulated during pathogen attack and by stress hormones and reactive oxygen species in Nicotiana tabacum L. leaves. Journal of Experimental Botany 57: 547-557

Diaz C, Purdy S, Christ A, Morot-Gaudry JF, Wingler A, Masclaux-Daubresse CL (2005) Characterization of markers to determine the extent and variability of leaf senescence in Arabidopsis. A metabolic profiling approach. Plant Physiology 138: 898-908

Masclaux-Daubresse C, Carrayol E, Valadier MH (2005) The two nitrogen mobilisation- and senescence-associated GS1 and GDH genes are controlled by C and N metabolites. Planta 221: 580-588

 

 


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