Développement et Plasticité du Système Racinaire

Responsable : Benjamin Péret
Chargé de Recherche CNRS
Site Web : www.plasticity.fr

 

 

La plasticité développementale est caractéristique du monde végétal, elle est gouvernée par des mécanismes complexes faisant appel à des notions de perception, d’intégration et de réponse. Le système racinaire est un outil fantastique pour étudier cette plasticité car le nombre et la position des racines latérales sont profondément affectés par l’environnement local. L’équipe cherche à comprendre les mécanismes fondamentaux gouvernant le développement des racines ainsi que son contrôle par l’environnement immédiat. Les deux systèmes biologiques utilisés sont la plante modèle Arabidopsis thaliana et le lupin blanc (Lupinus albus).

 

Initiation des racines protéoïdes

Dans le cadre du projet ERC « Starting grant » LUPIN ROOTS (2015-2020), nous cherchons à étudier le développement des racines protéoïdes chez le lupin blanc. Ces structures sont des adaptations racinaires spectaculaires à la carence en phosphate. Elles sont constituées de très nombreuses racines latérales qui ont un développement, une anatomie et une physiologie particulière, dédiée à l’acquisition efficace du phosphate. L’équipe développe de nombreux outils génétiques et moléculaires (séquençage du génome, données transcriptomiques, population mutagénisée pour crible mais aussi des nouvelles chambres de culture) pour faire du lupin blanc une plante modèle et mieux comprendre comment cette plante perçoit son environnement pour produire de telles structures (Benjamin Péret et Fanchon Divol).

 

Croissance déterminée des racines protéoïdes

En parallèle, nos recherches s’orientent vers le mode de croissance particulier des racines protéoïdes. En effet, ces racines présentent une croissance déterminée qui correspond à une différentiation totale et une disparition de l’identité méristématique.  Typiquement, ce comportement est associé à l’épuisement en phosphate du sol et la nécessité de la plante d’aller produire d’autres racines protéoïdes plus loin pour acquérir du phosphate. Nous souhaitons identifier les mécanismes moléculaires gouvernant le switch croissance indéterminée > croissance déterminée (Patrick Doumas et Laurence Marquès).

 

Membres de l'équipe
Résultats marquants
  • Séquençage du génome du lupin blanc. En 2017, nous avons produit un assemblage de qualité avec une N50 de 17Mb et un nombre total de contigs de 89 pour 2n=50. La ressource est accessible ici : www.whitelupin.fr
  • Identification de mutants issus d’une population mutagénisée. Nous disposons d’une collection de mutants EMS de lupin blanc avec un phénotype de sur-production de racines protéoïdes.
  • Données transcriptomiques. Nous avons généré de nombreuses données transcriptomiques par RNAseq décrivant le développement des racines protéoïdes.
Publications significatives
Péret B✉, Desnos T, Jost R, Kanno S, Berkowitz O, Nussaume L (2014) Root architecture responses: in search of phosphate. Plant Physiol., 166(4):1713-1723

Péret B, Middleton AM, French AP, Larrieu A, Bishopp A, Njo M, Wells DM, Porco S, Mellor N, Band LR, Casimiro I, Kleine-Vehn J, Vanneste S, Sairanen I, Mallet R, Sandberg G, Ljung K, Beeckman T, Benková E, Friml J, Kramer E, King JR, De Smet I, Pridmore TP, Owen MR, Bennett MJ✉ (2013) Sequential induction of auxin efflux and influx carriers regulates lateral root emergence. Mol. Syst. Biol., 9(1):699

Péret B*, Li G*, Zhao J*, Band LR*, Voß U, Postaire O, Luu D-T, Da Ines O, Casimiro I, Lucas M, Wells DM, Lazzerini L, Nacry P, King JR, Jensen OE, Schäffner AR✉, Maurel C✉, Bennett MJ✉ (2012) Auxin regulates aquaporin function to facilitate lateral root emergence. Nat. Cell Biol., 14(10):991-998

Péret B, Swarup K, Ferguson A, Seth M, Yang Y, Dhondt S, James N, Casimiro I, Perry P, Syed A, Yang H, Reemmer J, Venison E, Howells C, Perez-Amador MA, Yun J, Alonso J, Beemster GTS, Laplaze L, Murphy AS, Bennett MJ, Nielsen E, Swarup R✉ (2012) AUX/LAX genes encode a family of auxin influx transporters that perform distinct functions during Arabidopsis development. Plant Cell, 24(7):2874-2885

Péret B✉, Clément M, Nussaume L, Desnos T (2011) Root developmental adaptation to phosphate starvation: better safe than sorry. Trends Plant Sci., 16(8):442-450

Péret B✉, Larrieu A, Bennett MJ (2009) Lateral root emergence: a difficult birth. J. Exp. Bot., 60(13):3637-3643

Péret B*✉, De Rybel B*, Casimiro I, Benková E, Swarup R, Laplaze L, Beeckman T, Bennett MJ (2009) Arabidopsis lateral root development: an emerging story. Trends Plant Sci., 14(7):399-408

 

Collaborations
  • Séquençage du génome
    Jérôme Gouzy et Erika Sallet – LIPM Toulouse France
    Hélène Bergès et William Marande – CNRGV Toulouse France
  • Biologie des Systèmes
    Malcolm Bennett – CPIB Nottingham UK
    Laurent Laplaze – IRD Montpellier
  • Petits ARN
    Martin Crespi and Thomas Blein – IPS2 Saclay
  • Auxine et Imagerie
    Tatsuaki Goh – NAIST Japan
    Hidehiro Fukaki – University of Kobe Japan
    Stéphanie Robert – UPSC Umeå Sweden
Sources de financement
Logo du ERC

  • 2014 Le projet LUPIN ROOTS a reçu un financement du Conseil Européen de la Recherche dans le cadre du programme de recherche et d’innovation de l’Union Européen Horizon 2020 (Grant Agreement No 637420 – Starting grant).

 

  • 2017 Projet Exploratoire Labex Agro – ROOT4EVER
  • 2017 Projet Soutien Ponctuel Labex Agro – Lateral Root workshop
  • 2018 Projet Exploration Japon – Ambassade de France au Japon
  • 2018 Projet INUPRAG – Fondation Kempe Sweden
  • 2018 ERC Implementing arrangement – CONFAP Brazil
Anciens membres

Lupin blanc : le génome de cette légumineuse d’avenir enfin séquencé

Le lupin blanc possède un système racinaire très adapté aux sols pauvres, grâce à ses racines protéoïdes, il extrait le phosphate du sol de manière très efficace. Le décryptage de son génome représente une étape majeure vers la compréhension de ce mécanisme.

Soutenance de thèse : Cécilia Gallardo

6 décembre 2019 – Étude du développement des racines protéoïdes chez le lupin blanc

Visite le mardi 26 mars 2019 de la direction de l’Agricultural Genetics Institute (AGI) de Hanoï, Vietnam

représentée par son directeur, le Dr Pham Xuan Hoi (troisième en partant de la gauche)

Séminaire IBIP : André Marques

19 avril 2018 – Estimating the repetitive DNA profile of white lupin (Lupinus albus) genome: a cytogenomic approach

Lateral Root Workshop

26-27 octobre 2017 – Montpellier – Organisateurs : Benjamin Péret (CNRS, UMR BPMP) & Laurent Laplaze (IRD, UMR DIADE)