Thèse de Doctorat de Montpellier SupAgro

Vendredi 16 décembre 2016
Amphi 2 à 14h

 

Contrôle de la transpiration foliaire chez le riz : Analyse moléculaire et fonctionnelle du transport de potassium dans le stomate

Thanh Hao Nguyen
BPMP, équipes ELSA & TICER

 

Ecole Doctorale : GAIA – Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
Spécialité : BIDAP – Biologie, Interactions, Diversité Adaptative des Plantes

 

Composition du jury :
Hervé SENTENAC, Directeur de recherche, Biochimie & physiologie moléculaire des plantes, CoDirecteur de thèse
Anne-Aliénor VERY, Chargé de recherche, Biochimie & physiologie moléculaire des plantes, CoDirecteur de thèse
Nathalie LEONHARDT, Cadre scientifique des EPIC, CEA Cadarache, Rapporteur
Rob ROELFSEMA, Assistant de Recherche Senior, Université de Würzburg, Rapporteur
Pierre CHARNET, Directeur de recherche, CNRS, Montpellier, Examinateur
Thierry SIMONNEAU, Directeur de recherche, INRA, Montpellier, Examinateur

 

Résumé :
Les stomates forment des pores à la surface le l’épiderme foliaire qui contrôlent l’absorption de CO2 et la perte d’eau par transpiration. Chez Arabidopsis, les canaux K+ Shaker jouent un rôle important dans le mouvement stomatique en permettant, par l’influx et l’efflux de K+, le contrôle de la turgescence des deux cellules de garde bordant le pore. Le fonctionnement du stomate du riz, qui a une structure différente de celle chez Arabidopsis est encore peu étudié. La production de lignées de riz exprimant le gène rapporteur GUS sous le contrôle du promoteur de gènes candidats a permis d’identifier, dans les stomates du riz, trois canaux Shaker entrants (OsK2.1, OsK2.2 et OsK2.3), deux canaux Shaker sortants (OsK5.1 et OsK5.2) et deux gènes HKT (OsHKT3 et OsHKT9), appartenant à la sous-famille de transporteurs perméables au potassium. La caractérisation d’OsK2.1, OsK2.2 et OsK2.3 dans le système d’expression ovocyte de xénope a montré que les trois gènes codent pour des canaux potassiques rectifiants entrants de faible affinité, qui diffèrent dans leur seuil d’activation par le voltage, leur sélectivité cationique et leur sensibilité au pH. Des expériences d’électrophysiologie effectuées in situ sur des cellules de garde de plantes intactes de génotypes sauvage ou mutant, a montré le rôle central du canal OsK5.2 dans l’efflux de potassium chez ces cellules. L’analyse comparée de la transpiration des plantes de génotypes sauvages ou mutants pertes de fonction a suggéré des rôles différents pour ces canaux et transporteurs dans le contrôle du mouvement stomatique. OsK5.2 jouerait un rôle important à la fois lors de l’ouverture et de la fermeture des stomates. Le mutant osk5.2 transpire davantage et montre une cinétique de mouvement stomatique fortement altérée. OsK2.2 et OsK2.3 pourraient fonctionner de façon redondante dans les stomates du riz, le phénotype des mutants pour chacun des 2 canaux étant peu différent de celui des plantes de génotype sauvage. OsK5.1 pourrait contribuer indirectement au contrôle du mouvement stomatique en transportant le potassium des racines vers les feuilles. Les deux transporteurs OsHKT3 et OsHKT9 pourraient fournir une voie supplémentaire de transport du potassium dans les cellules de garde pendant l’ouverture et la fermeture stomatique.