Thèse : Spécificité de la coopération phytobénéfique Azospirillum-céréales – Science

La spécificité d’hôte est un concept fondamental pour comprendre les mécanismes  de coévolution ayant aboutis aux interactions étroites entre les organismes, notamment entre les bactéries et les plantes. Les études réalisés sur la symbiose associative entre les bactéries rhizosphériques phytostimulatrices (PGPR) et les plantes suggèrent que la spécificité serait régie soit par une adaptation souche-spécifique de la bactérie à des caractères aspécifiques de la plante, soit par une adaptation aspécifique de la bactérie à des propriétés spécifiques d’un génotype de plante.

Principaux modes d’action des PGPR

Ainsi, nous formulons l’hypothèse que l’adaptation des partenaires l’un à l’autre devrait dépendre de la combinaison souche bactérienne/génotype de plante considérée. L’objectif de ce travail est de mettre en évidence les déterminants génétiques impliqués dans l’adaptation des partenaires l’un à l’autre et ceux impliqués dans la spécificité d’hôte, au cours de la symbiose associative entre les PGPR phytostimulatrices et les plantes. Pour cela, nous avons choisi comme modèle d’étude l’interaction entre les alpha-protéobactéries du genre Azospirillum et les céréales. L’expression des gènes du partenaire végétal (Oriza sativa L. Japonica cultivars Cigalon et Nipponbare) et celle du partenaire bactérien (Azospirillum lipoferum 4B) ont été analysées à l’aide de puces transcriptomiques.

Les résultats obtenus soulignent l’importance des mécanismes de réponse au stress oxydatif au cours de l’adaptation des partenaires l’un à l’autre ainsi que la mise en place d’un réseau de régulation complexe. De nombreux gènes présentent un profil d’expression qui dépend de la combinaison A. lipoferum 4B/cultivar de riz, suggérant que des mécanismes de coévolution ont conduit à une interaction  préférentielle entre la souche bactérienne et le cultivar à partir duquel elle a été isolée (cultivar d’origine).

Mots clés : Azospirillum, Oriza sativa L. Japonica, Spécificité d’hôte, Rhizosphère, Symbiose associative, Phytostimulation, Transcriptomique.

Publications associées :

B. Drogue, H. Sanguin, A.Chamam, M. Mozar, C. Llauro, O. Panaud, C. Prigent-Combaret, N. Picault, F. Wisniewski-Dyé. Plant root transcriptome profiling reveals a strain-dependent response during Azospirillum-rice cooperation. Frontiers in Plant Science 5:607. 2014

B. Drogue, H. Sanguin, S. Borland, C. Prigent-Combaret and F. Wisniewski-Dyé. Genome wide profiling of Azospirillum lipoferum 4B gene expression during interaction with rice roots. FEMS Microbiology Ecology 87(2):543-555 . 2014

B. Drogue, H. Doré, S. Borland, F. Wisniewski-Dyé and C. Prigent-Combaret. Which specificity in the cooperation between phytostimulating rhizobacteria and plants? Research in Microbiology 163:500-510. 2012

F. Wisniewski-Dyé, L. Lozano, E. Acosta-Cruz, S. Borland, B. Drogue, C. Prigent-Combaret, Z. Rouy, V. Barbe, A. Mendoza Herrera and P. Mavingui. Genome sequence of Azospirillum brasilense CBG497 and comparative analyses of Azospirillum core and accessory genomes provide insight into niche adaptation. Genes 3(4):576-602. 2012

F. Wisniewski‐Dyé, B. Drogue, S. Borland, C. Prigent‐Combaret, K.Borziak, I. B. Zhulin, L. Lozano, V. Gonzáles and P. Mavingui. Core and Accessory Genomes of the Diazotroph Azospirillum.  In: Biological Nitrogen Fixation, F. De Bruijn (.ed), John Wiley & Sons, Inc. 2015

B. Drogue, E. Combes-Meynet, Y. Moenne-Loccoz, F. Wisniewski-Dyé and C. Prigent-Combaret. Control of the cooperation between plant growth-promoting rhizobacteria and crops by rhizosphere signals. In: Molecular Microbial Ecology of the Rhizosphere, F. De Bruijn (.ed), John Wiley & Sons, Inc. 2013

F. Wisniewski-Dyé, B. Drogue, S. Borland and C. Prigent-Combaret. Azospirillum-plant interaction: from root colonization to plant growth promotion. In: Beneficial plant-microbial interactions: ecology and applications, M. B. Rodelas González and J. González-López (.ed), CRC Press. ISBN: 9781466587175. 2013

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