La protéine clé SYFO2 permet l'"autofécondation" des légumineuses
De nouvelles perspectives sur la manière dont l'utilisation d'engrais dans les cultures pourrait être réduite à l'avenir
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Une équipe de recherche internationale dirigée par le professeur Thomas Ott a démontré pour la première fois que la protéine SYFO2 permet aux bactéries fixatrices d'azote de pénétrer dans les cellules des racines des légumineuses. C'est la base de la capacité des plantes à se "fertiliser elles-mêmes". Cette découverte, publiée dans la revue Science, ouvre de nouvelles perspectives pour les efforts futurs visant à transférer la fixation naturelle de l'azote à des plantes cultivées importantes telles que les tomates - réduisant ainsi le besoin d'Engrais à long terme.
Thomas Ott, scientifique du CIBSS.
Michael Spiegelhalter / Universität Freiburg
La plupart des plantes permettent aux micro-organismes fongiques de pénétrer dans leurs cellules racinaires et de leur fournir des hydrates de carbone en échange d'un meilleur approvisionnement en nutriments et en eau. Seules les légumineuses, comme les pois, les haricots et le trèfle, entrent dans une symbiose supplémentaire, mutuellement bénéfique, avec les bactéries du sol qui fixent l'azote. L'alliance avec ce que l'on appelle les rhizobia leur permet de se procurer dans l'air l'azote dont elles ont besoin pour leur croissance.
Dans le cadre du projet Enabling Nutrient Symbiosis in Agriculture (ENSA), financé par l'organisation Gates Agricultural Innovations, une équipe de chercheurs dirigée par le Prof. Thomas Ott, professeur de biologie cellulaire de la plante à la Faculté de biologie et membre du Pôle d'excellence CIBSS - Centre for Integrative Biological Signalling Studies, a réussi à démontrer pour la première fois que SYFO2, une protéine peu étudiée présente dans les racines des légumineuses et d'autres plantes, joue un rôle clé dans l'"autofécondation" des légumineuses, car elle permet aux rhizobia de pénétrer dans les cellules des racines. Dès que les bactéries sont piégées par les poils des racines des plantes, le SYFO2 initie la réorganisation du cytosquelette d'actine - l'étape clé qui permet aux bactéries de pénétrer dans les cellules des racines et de les infecter de l'intérieur. À la suite de cette infection, de minuscules nœuds se forment le long des racines de la plante, où les rhizobia fixent l'azote de l'air et le mettent à la disposition de la plante.
L'équipe internationale a réussi à démontrer ce processus en combinant des méthodes d'imagerie, de biologie moléculaire et de génétique. En outre, les scientifiques ont pu activer la version de SYFO2 propre à la tomate en introduisant un facteur de régulation de la symbiose du nœud racinaire avec les bactéries fixatrices d'azote, le facteur de transcription NIN.
L'étude, intitulée "Nanodomain-localized formin gates symbiotic microbial entry in legume and solanaceous plants", nous permet de mieux comprendre comment les gènes de la tomate liés à la symbiose peuvent être contrôlés. Elle jette les bases de futurs efforts visant à renforcer les interactions bénéfiques entre les plantes et les rhizobia et à transférer les capacités de fixation de l'azote aux plantes cultivées, dans le but à long terme de réduire les besoins en engrais. Les résultats ont été publiés dans la revue Science.
Identification des fondements d'un processus clé
La plupart des légumineuses ont développé des mécanismes sophistiqués pour permettre l'entrée cellulaire des bactéries symbiotiques", explique M. Ott. Dans cette étude, nous avons identifié les fondements moléculaires d'un processus clé au cours duquel la plante passe de la "capture des bactéries" à l'"ouverture de la porte" pour elles. Robert Grosse, directeur de l'Institut de pharmacologie et de toxicologie expérimentale et clinique de la Faculté de médecine.
En outre, les chercheurs ont pu montrer que SYFO2 est nécessaire chez certaines plantes qui n'entrent pas en symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote pour l'initiation du type de symbiose le plus courant et le plus ancien du point de vue de l'évolution : la symbiose mycorhizienne entre les plantes et les champignons. Dans ce contexte et compte tenu de l'activation réussie de la protéine dans les plants de tomates, Ott résume la situation : Ce résultat est particulièrement intéressant, car il montre que les gènes normalement impliqués dans la symbiose mycorhizienne peuvent être réorientés pour aider à créer une symbiose bactérienne fixatrice d'azote chez les plantes.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Lijin Qiao, Heng Sun, Jiping Tang, Casandra Hernández-Reyes, Beatrice Lace, Julian Knerr, Eija Schulze, Tak Lee, Jean Keller, Cyril Libourel, Jilin Yao, Feiyang Zhao, Ying Ni, Yutian Jia, Xia Xu, Guanghui Yang, Lin Zhang, Yanli Zhang, Robert Grosse, Changfu Tian, Giles E. D. Oldroyd, Pierre-Marc Delaux, Thomas Ott, Pengbo Liang; "Nanodomain-localized formin gates symbiotic microbial entry in legume and solanaceous plants"; Science, Volume 391
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