Projet ANR-11-PDOC-0003 – EmPhos : Dissection du mécanisme de régulation de la formation des racines latérales par le phosphate
Programme : Retour Post-Doctorants (RPDOC)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Benjamin PERET (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE PROVENCE ET CORSE)
Partenaires : Biologie Végétale et Microbiologie Environnementales
Montant : 387800.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : Comprendre comment les plantes adaptent la croissance de leur racine à l’environnementLes plantes modifient la croissance de leur système racinaire en fonction du milieu dans lequel elles poussent. Cette adaptation passe notamment par la production de nombreuses racines dites « latérales » qui favorisent l’exploration du sol. Ce mécanisme est modulé par les conditions environnementales.
Le phosphate : élément essentiel qui module l’architecture racinaire des plantes.La disponibilité du phosphate dans le sol influe fortement la façon dont les plantes explorent le sol. Cet élément minéral est très peu disponible pour la plante ce qui oblige l’utilisation massive d’engrais phosphatés pour assurer de bons rendements mais entrainent une pollution des sols. L’enjeu de ce projet est de comprendre les mécanismes par lesquels les plantes perçoivent ce nutriment et adaptent leur croissance racinaire, notamment en produisant de nombreuses racines latérales. Nos travaux ont mis en évidence que les plantes sont capables de percevoir la quantité de phosphate disponible et d’adapter leur croissance en conséquence. Le phosphate ne joue donc pas seulement un rôle métabolique mais agit également comme un signal perçu par les plantes. Ce sont les mécanismes de cette perception que nous cherchons à comprendre.
Caractérisation de plantes qui ne perçoivent plus la carenceNous avons identifié des plantes dites « mutantes » qui ne sont plus capables de percevoir la carence en phosphate. En d’autres termes, ces plantes une architecture racinaire très normale même lorsqu’elles n’ont que très peu de phosphate. Nous allons caractériser ces plantes pour comprendre quels sont les gènes qui contrôlent la perception et la réponse à la carence. Ces travaux représentent donc un espoir immense pour contourner les problèmes de disponibilité du phosphate en agriculture. Nous développons également des approches novatrices pour étudier l’expression de ces gènes au cours de la croissance racinaire, en se focalisant sur quelques tissus de la racine. Un dépôt de demande de brevet est en cours en collaboration avec un collègue de l’INRA (Dr Richard Berthomé, URGV, Evry).
Résumé de la soumission : La ramification du système racinaire est un élément majeur contrôlant la capacité des plantes à acquérir les minéraux de façon efficace. Notamment, le phosphate est un élément minéral essentiel qui se trouve en faible quantité dans les sols, représentant un facteur limitant pour la croissance des plantes. La demande croissante en phosphate résultant de la croissance démographique mondiale (50% en 2050) pourrait mener à une pénurie dans les futures décennies. De plus, l'augmentation des quantités de phosphate utilisé comme engrais pour fertiliser les sols a des effets fortement négatifs sur l'environnement, entrainant une pollution des eaux souterraines et favorisant les phénomènes d'eutrophisation qui dégradent les écosystèmes. Une meilleure compréhension des mécanismes utilisés par les plantes pour détecter les concentrations en ions dans les sols et adapter la croissance et la ramification de leur système racinaire est fondamentale afin de créer des variétés végétales capables de pousser en conditions limitantes en phosphate. Le projet EmPhos vise à identifier de nouveaux régulateurs contrôlant la formation des racines latérales en réponse à la carence en phosphate. Cet objectif sera atteint grâce à une crible génétique qui a d’hors et déjà permis d’identifier 68 nouveaux mutants affectés dans leur réponse au phosphate. Nous allons également produire une description détaillée des changements d'expression du génome au cours de la formation de la racine latérale en situation de carence en phosphate, en utilisant une technique nouvelle et puissante d'induction de la formation des racines latérales. Ce projet va bénéficier d'une collaboration étroite avec le Centre de Biologie Intégrative des Plantes ("Centre for Plant Integrative Biology", Université de Nottingham, GB) qui permettra de déterminer le lien entre réponse à la carence en phosphate et signalisation auxinique.
Résultats : Le projet EmPhos a débuté depuis un peu plus de 6 mois et a déjà permis de dissocier deux types de réponse à la carence. Nous avons démontré que les effets du phosphate sur la racine primaire et sur les racines latérales sont complètement indépendants l’un de l’autre. Ceci montre la grande complexité de ces réponses adaptatives et nous incite à revoir notre vision dont le phosphate est perçu par les plantes.
Perspectives : Ce projet devrait permettre d’identifier de nouveaux gènes contrôlant la mise en place de l’architecture racinaire en fonction de la disponibilité du phosphate.
Publications et brevets : Pas encore de production scientifique.