Thèse de Doctorat de l’Université de Montpellier

Mardi 13 juillet 2021 à 9h00

Lien Zoom: https://cnrs.zoom.us/j/92041279524

ID de réunion : 920 4127 9524
Code secret : 1m8dQq

Transport à longue distance de K+ et adaptation au stress salin chez le riz: analyses moléculaires et physiologiques de l’implication de canaux K+

 

Ecole Doctorale : GAIA – Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
Spécialité : BIDAP – Biologie, Interactions, Diversité Adaptative des Plantes
Etablissement : L’institut Agro – Montpellier SupAgro
Unité de recherche : UMR 5004 – BPMP – Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes
devant le jury composé de :

Manuel NIEVES-CORDONES, Chercheur, CEBAS-CSIC Murcia, Espagne – Rapporteur

Rob ROELFSEMA, Chercheur, Univ. Würzburg, Allemagne – Rapporteur

Pascal GANTET, Professeur, Univ. Montpellier, France – Examinateur

Tomoaki HORIE, Professeur, Univ. Shinshu, Japon – Examinateur

Yi WANG, Professeur, China Agricultural Univ., Chine – Examinateur

Mme Anne-Aliénor VERY, CR CNRS, Montpellier – Directrice de thèse

 

Résumé :

L’obtention de hauts rendements chez le riz repose sur l’apport de K+, comme celui d’autres macronutriments. L’absorption efficace de K+ par les racines à partir de la solution du sol et la distribution de ce cation dans la plante, par une circulation sur de longues distances via le xylème et le phloème, le flux ascendant étant alimenté en partie par la transpiration, sont essentielles pour la production de biomasse et de grains, également dans des conditions environnementales stressantes telles qu’une forte salinité du sol. L’objectif de ma thèse a été d’étudier les systèmes de transport de K+ impliqués dans ces processus clés chez le riz, pour une meilleure compréhension des mécanismes de transport de K+ au niveau de la plante entière, en vue du développement futur de cultures plus productives et adaptées au stress salin. Dans cette étude, une approche de génétique inverse a révélé que le canal Shaker d’efflux de K+ OsK5.2 est un déterminant majeur du maintien de la croissance des plantes en conditions salines. Sous traitement salin, l’analyse par qRT-PCR a montré que l’expression d’OsK5.2 était maintenue dans les racines et stimulée dans les feuilles. La fonction d’efflux de K+ d’OsK5.2 dans les cellules de garde limitant l’ouverture des stomates s’est révélée minimiser le flux de Na+ arrivant aux parties aériennes via le flux de transpiration. La contribution d’OsK5.2 à la charge en K+ de la sève xylèmienne surpasse l’effet négatif de la diminution du débit volumétrique dans le xylème pour l’alimentation en K+ des parties aériennes. Les fonctions combinées d’OsK5.2 se sont donc montrées très bénéfiques à l’homéostasie K+/Na+ de la feuille en conditions salines et à la limitation de la toxicité de Na+. OsK5.2 s’est également révélé crucial pour la production de biomasse en cas de limitation de la période lumineuse journalière, suggérant un rôle dans le transport phloémien. En exprimant le gène rapporteur GUS sous contrôle du promoteur d’OsK5.2, il est apparu qu’OsK5.2 s’exprime dans les cellules compagnes du phloème des racines et des parties aériennes. L’utilisation de Rb+ pour tracer la circulation de K+ dans les sèves du xylème et du phloème, a révélé une contribution importante d’OsK5.2 à la décharge de K+ du phloème dans les racines. Enfin, l’analyse chez le riz et en contexte hétérologue chez Arabidopsis d’un autre canal Shaker d’efflux exprimé dans le système vasculaire des racines, OsK5.1, a suggéré que ce canal pourrait être impliqué, en plus d’OsK5.2, dans la charge en K+ de la sève xylèmienne chez le riz.