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Characterisation of the double affinity nitrate transporter MtNPF6.8 (MtNRT1.3) of Medicago truncatula : involvement in nitrate transport and signaling
No full textLe nitrate, source majeur d’azote pour la plupart des plantes,n’est pas seulement un élément nutritif mais est aussi une molécule signale. Il existe cependant des réponses au nitrate contrastées entre les différentes plantes supérieures. Chez Medicago truncatula, espèce modèle de la famille des légumineuses, le nitrate a un effet inhibiteur sur la croissance de la racine primaire en phase post-germinative. Une étude de génétique quantitative a montré qu’un transporteur de nitrate se situe au pic d’un QTL impliqué dans la croissance de la racine primaire. La caractérisation fonctionnelle de ce transporteur, nommé MtNRT1.3 et renommé MtNPF6.8, a montré que celui-ci est à double affinité pour le nitrate. Ce transporteur est alors susceptible de participer à l’influx de nitrate dans la plante. Après l’obtention de trois génotypes mutants RNAi stables, les expérimentations utilisant duK15NO3 ont montré que ce transporteur participe effectivement à l’influx de nitrate lié au système de transport à faible affinité inductible dans la plante (iLATS). En revanche,la mutation de MtNPF6.8 ne semble pas avoir de conséquence sur le métabolisme azoté. Par ailleurs, les études sur la croissance de la racine primaire ont permis de confirmer l’implication du transporteur sur ce caractère phénotypique. L’inhibition de croissance de la racine primaire observée sur nitrate chez le génotype sauvage est alors imputée, à l’échelle cellulaire, à une modulation de l'élongation cellulaire. La possibilité que l’ABA, hormone végétale, joue un rôle dans la médiation de cette réponse dépendant du nitrate, est fortement favorisée. L’ensemble de résultats, conforté par une étude de mutants exprimant ce transporteur chez A. thaliana, indique donc que MtNPF6.8 est un senseur de nitrate pour la plante en phase post germinative,ceci indépendamment de sa fonction de transport de nitrate.Nitrate, a major nitrogen source for most plants, is not only anutrient but also a signaling molecule. However, there arecontrasting responses to nitrate between different higherplants. In the model legume Medicago truncatula, nitrate hasan inhibitory effect on the primary root growth in postgerminationphase. A quantitative genetic study has shownthat a nitrate transporter is localized at the peak of a QTLinvolved in the primary root growth. Functionalcharacterization of the transporter, named MtNRT1.3 andrenamed MtNPF6.8, showed that it encodes a dual affinitynitrate transporter. MtNPF6.8 is likely to participate in thenitrate influx in the plant. After obtaining three knockdownlines by RNA interference, experiments using K15NO3 showedthat this transporter is effect involved in nitrate influx relatedto the inducible low affinity transport system (iLATS).However, mutation in MtNPF6.8 does not any effect onnitrogen metabolism. In addition, studies on the primary rootgrowth have confirmed the involvement of the transporteron phenotypic trait. In wild-type plants, cortical cell sizedecreased after nitrate treatment, showing that primary rootgrowth was due to this reduced cell elongation. Thepossibility that ABA also plays a role in mediating this nitratedependent response is heavily favored. All these results,reinforced by a study of mutants expressing this transporterin A. thaliana, indicate that MtNPF6.8 is a nitrate sensor forMedicago in the post-germination phase, independently ofits nitrate transport activity
Effect of Rhizobium leguminosarum on the response to nitrate signal as a determinant of the root system architecture in Pisum sativum at seedling establishment
No full textUne meilleure compétitivité des légumineuses vis-à-vis des adventices peut permettre d’améliorer la durabilité des systèmes de cultures innovants. Un tel objectif peut passer par une meilleure absorption de l’azote du sol par la légumineuse avant la mise en place de la fixation symbiotique. Nous avons étudié l’interaction entre la présence de Rhizobium leguminosarum et la concentration en nitrate du milieu sur le développement des racines latérales de Pisum sativum aux échelles de la plante entière et au niveau moléculaire. Pour cela nous avons mis en place un ensemble d’expérimentations en rhizotrons et en hydroponie. L’augmentation de la concentration en nitrate tend à réduire le développement des racines secondaires du pois indépendamment de la présence de Rhizobium. En revanche, la présence de Rhizobium a un effet significatif sur le nombre de racines tertiaires, ainsi que la longueur des racines secondaires et primaires. Au niveau moléculaire, la présence de Rhizobium module le niveau d’expression des gènes PsNPF6.4 et PsNRT2.1-PsNAR2.1 impliqués dans la voie de signalisation du nitrate, codant pour le système de transport du nitrate à haute affinité.Higher competitiveness in legumes against weeds can help to enhance the sustainability of innovative cropping systems. Such an objective can be reached through a better ability to absorb soil nitrogen by the legume before the symbiotic fixation starts. Our study focused on the interaction between the presence of Rhizobium leguminosarum and the nitrate concentration on the root system architecture of Pisum sativum at the biomolecular and plant levels. Several experiments were carried out in rhizotrons and hydroponics. Our results demonstrated that a higher nitrate concentration tended to reduce the development of secondary roots regardless of the presence or absence of Rhizobium in the rhizosphere. However, Rhizobium presence has a significant effect on the number of tertiary roots, as well as the length of the primary and secondary roots. At the biomolecular scale, Rhizobium presence modulates the expression level of PsNPF6.4and PsNRT2.1-PsNAR2.1 genes involved in the nitrate signaling pathway, encoding for the nitrate High Affinity Transport System
Exploring natural diversity of Medicago truncatula for seedlings heterotrophic growth depending on nitrate supply and temperature
No full textLa levée des plantules est une phase critique du développement pour la réussite de l'établissement des cultures en raison de sa sensibilité aux conditions environnementales. Pour s'adapter à un contexte climatique et environnemental changeant, les plantules se retrouvent de plus en plus dans des conditions de basses températures avec de faibles disponibilités en éléments nutritifs, en particulier le nitrate. Dans ce contexte, la croissance hétérotrophe des plantules a été caractérisée dans des conditions contrastées d'apport en nitrate (présence, absence) et de température (17 °C, 10 °C) pour une core collection de 192 accessions de M. truncatula représentative de la diversité naturelle de cette espèce. Les caractères liés à l'allongement des organes et à la mobilisation de la biomasse de la graine ont été déterminés dans les différentes conditions environnementales et pour deux lots de graines différents. Des indices de plasticité de réponse des plantules à l'absence de nitrate et au froid ont également été déterminés. Le déterminisme génétique des caractères a été abordé par GWAS (Genome−Wide Association Study). Quels que soient la température et le lot de graines, l’absence de nitrate affecte la mobilisation de la biomasse des graines et le ratio des longueurs radicule/hypocotyle. Cependant, la large gamme de variabilité génétique de l'ensemble des caractères en réponse à l’absence de nitrate a révélé différentes performances des plantules au sein de la diversité naturelle. Grâce à des analyses en composantes principales (ACP) réalisées avec les indices de plasticité, nous avons identifié des physiotypes de comportements adaptatifs à l’absence de nitrate aux deux températures. Par ailleurs, d'autres physiotypes ont été identifiés en lien avec les caractéristiques explicatives de la croissance hétérotrophe et les conditions géoclimatiques d’origine des accessions. Enfin, l’analyse GWAS a permis d’identifier 221 loci associés à la majorité des caractères dans les diverses conditions environnementales étudiées. De même, 160 gènes candidats ont été identifiés à proximité de loci contrôlant 16 caractères par data mining. Parmi eux se trouvent deux clusters de gènes, l’un codant pour des transporteurs de sucres et l’autre pour des glutathion Stransférases, aux environs des loci associés à l’élongation des plantules en réponse à l’absence de nitrate. Cet ensemble de résultats ouvre différentes pistes pour élucider les bases génétiques de l'adaptation de la croissance hétérotrophe à l'absence de nitrate et au froid.Seedling emergence is a critical phase of development for successful crop establishment due to its sensitivity to environmental conditions. In order to adapt to climatic and environmental context changing, seedlings are increasingly found in low temperature conditions with low availability of nutrients, especially nitrate. In this context, the heterotrophic growth of the seedlings was characterized under various conditions of nitrate supply (presence, absence) and temperature (17 ° C, 10 ° C) for a core collection of 192 accessions of M. truncatula representative of the natural diversity of this species. The traits related to organs elongation and to seed’s biomass mobilization were determined under different environmental conditions deriving from different seeds batches. Plasticity indices of the seedling response to the absence of nitrate and to the cold were also determined. The genetic determinism of the traits was dissected by genome-wide associationstudy (GWAS). The absence of nitrate affected the mobilization of the seed’s biomass and the Radicle : Hypocotyl length’s ratio, whatever the temperature and the seed batch. However, the large range of genetic variability across all traits inresponse to the absence of nitrate, revealed different seedling performances within natural diversity. A principal component analysis (PCA) carried out with plasticity indexes highlighted physiotypes of adaptive behavior to the absence of nitrate at the both studied temperatures. In addition, other physiotypes were identified in connection with the explanatory characteristics of heterotrophic growth and the native geoclimatic conditions of the accessions. Finally, GWAS revealed 221 loci associated with the most traits in the various environmental conditions studied.Likewise, 160 candidate genes were identified near loci controlling 16 traits by data mining, including two clusters of genes encoding sugar transporters and glutathione S-transferases surrounding loci associated with seedling elongation in response to the absence of nitrate. These results open up various perspectives for better analyzing the genetic bases of the growth adaptation of to the absence of nitrate and to the cold in heterotrophy
Isotopic and metabolic biomarkers of seed quality
No full textLes graines sont essentielles pour les grandes cultures, elles sont la pierre angulaire d’un système agro-industriel complexe et sont, dans un contexte de réchauffement climatique, un point d’amélioration potentielle particulièrement important à de multiples niveaux. Dans ces travaux nous présentons une approche originale à travers différents points de vue : lipidomique, métabolomique et isotopique, à l’aide de différentes plantes modèles. Nous avons mis en évidence 3 voies métaboliques d’importance à travers différentes expérimentations : métabolisme des acides aminés, métabolisme respiratoire et le transport des métabolites et leur allocation via le phloème. Bien qu’il soit illusoire de trouver une réponse définitive concernant les biomarqueurs de la qualité des graines, plusieurs pistes importantes ont été trouvées, mettant en jeu des biomarqueurs potentiels issus du métabolisme des lipides et des acides aminés, avec en particulier l’utilisation des isotopes stables: (i) une corrélation entre la différence feuille-graines du δ 13C et le rendement en grains, (ii) un enrichissement caractéristique en 15N de la thréonine des protéines de légumineuses, (iii) une relation entre la teneur en lipide et l’abondance en 2H. Ces aspects isotopiques sont prometteurs car les analyses isotopiques sont simples et rapides à mettre en place, à faible coût. Ce travail ouvre aussi de nouvelles questions nécessitant des recherches futures, en particulier l’étude de la composition métabolique du phloème et de la composition isotopique des protéines dans les graines de différentes tailles chez Medicago truncatula.Seeds are essential for global crop production, as they represent the cornerstone of a complex food industrial system and therefore can be seen as a very good entry point for improvement at several levels, in a context of climate change. Here, we propose a novel approach to seed quality through different lenses: lipidomics, metabolomics and stable isotopes, using multiple plant models. The work sheds light on three metabolic pathways of major importance : amino acid metabolism, respiratory metabolism and metabolite transport and allocation via the phloem. Although a definitive answer about seed quality is unlikely to be found, several points of interest can be made for potential biomarkers, from lipid and amino acid metabolism and in particular using stable isotopes: (i) a correlation between the leaf-to grain difference in δ 13C and grain yield, (ii) a typical 15N-enrichment in threonine from legume proteins, (iii) a relationship between lipid content and 2H abundance. Such isotopic aspects are promising since isotopic analyses are now rapid and easy to implement at low cost. This work also opens avenues for future investigations, in particular phloem sap metabolomic composition and protein isotope composition of seed of different sizes in Medicago truncatula
Modulation of root nitrogenous compounds exudation in Fabaceae and response to water stress
No full textLes légumineuses ont des rhizodépôts riches en azote (N). Leur emploi dans les rotations de cultures permet de réduire l’usage de fertilisants de synthèse. Parmi les composés azotés exsudés par les racines, les acides aminés (AA) sont reconnus pour leur rôle dans la régulation des communautés microbiennes de la rhizosphère, avec un impact sur la nutrition des plantes et leur résistance aux stress abiotiques. Cette exsudation est difficile à mesurer en raison des interactions avec les microorganismes et les particules minérales du sol. Nous avons fait l’hypothèse que l’exsudation racinaire d’AA varie en fonction du substrat, de la croissance et de l’humidité sol. Une méthode d’extraction des AA du sol a été mise au point pour estimer l’empreinte rhizosphérique en acides aminés (ERAA) dans le sol non stérilisé, comme résultat net des interactions entre l’exsudation d’AA et le milieu rhizosphérique. L’évolution de l’ERAA a ainsi été étudiée chez Medicago truncatula cultivée sur sable stérilisé ou sol non stérilisé, à 3 stades de croissance végétative, et chez Pisum sativum soumis ou non à un déficit hydrique ou un excès d’eau. Le marquage au 15N a été utilisé pour appréhender le mouvement des 15N-AA libérés par les racines vers la rhizosphère. L’ERAA augmente au cours de la croissance végétative et est dépendante en quantité et en qualité, du stade de la plante. Le déficit hydrique modifie l’ERAA avec la présence de plus de N récemment assimilé par la plante, plus de proline, d’alanine et de valine. En tenant compte des limites expérimentales, ces travaux ont permis de mieux comprendre les facteurs qui influencent l’ERAA et d’appréhender la rhizodéposition azotée des légumineuses.Legume roots release substantial amounts of nitrogen (N) into the soil. They can help to reduce the use of synthetic N fertilisers in cropping systems. A part of this N derives from root exudates, mainly in amino acids (AAs) forms, that are highly suspected to regulate the abundance of microbial community in the rhizosphere. This may impact plant nutrition and resistance to abiotic stress. However, exudated AAs have not been unequivocally quantified, due to interaction with rhizosphere microorganisms and mineral particles. We hypothesized that root AA exudation could change significantly according to the substrate type, the plant growth and water availability. In the present work, we have developed a methodology using unsterilized soil in order to measure the rhizosphere AA fingerprint (RAAF), as the net result of interactions between AA exudation and rhizospheric environment. The RAAF was measured in Medicago truncatula grown in either sterilized sand or unsterilized soil, at three vegetative plant stages; and in Pisum sativum grown in unsterilized soil, under either a water deficit or a water excess. P. sativum plants were stem-labeled with 15N, in order to assess root 15N-AA released in the rhizosphere. The RAAF increased substantially during plant growth, showing a significant quantitative and qualitative plant growth dependent effect. Water deficit significantly modified RAAF with more recently assimilated N, proline, alanine and valine released in the rhizosphere under water deficit. This work contributed to highlight factors affecting RAAF and to better understand ecophysiological aspects of N rhizodeposition of legume
Etude de l'impact de la fumure potassique sur la fetuque elevee (Festuca arundinacea L.) et le Trefle blanc (Trifolium repens L.) en monocultures ou en association et sur l'evolution du potassium assimilable dans le sol
No full textSIGLECNRS T 58451 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc
Décrypter la voie de signalisation du nitrate conduisant à une réduction de la croissance de la racine primaire chez Medicago truncatula
No full textChez Medicago truncatula, le nitrate, perçu comme un signal par MtNPF6.8, inhibe la croissance de la racine primaire en réduisant l’élongation des cellules. Comme les espèces réactives de l’oxygène (ROS) produites et converties (O2•−→ H2O2→ •OH) dans l’apex des racines contrôlent l'élongation cellulaire, nous avons évalué si les ROS pouvaient médier ce signal. Nous avons constaté que le nitrate réduit la teneur en ROS de l’apex de la racine primaire chez trois génotypes sauvages sensibles au nitrate (dont R108), mais pas chez des mutants npf6.8 (fond génétique R108) insensibles au nitrate. La diminution de la teneur en ROS observée chez R108 en réponse au nitrate est orchestrée par les peroxydases (POD) de paroi cellulaire qui éliminent H2O2 et empêchent sa conversion en •OH, espèce responsable du relâchement de la paroi et de l'allongement des cellules. Ces résultats démontrent que les ROS et les POD sont des médiateurs du signal nitrate. Nous avons également identifié une NADPH oxydase (MtRBOHF), comme autre médiateur du signal nitrate, la croissance de la racine primaire de mutants rbohF étant insensible au nitrate. En parallèle, une analyse couplée du transcriptome et du protéome de l’apex de la racine primaire de R108 et npf6.8, cultivés en absence ou en présence de nitrate, a été réalisée. Les résultats montrent que la sensibilité de la racine primaire au nitrate est fortement liée à la fonctionnalité de MtNPF6.8 et que de nombreux gènes qui répondent au nitrate sont impliqués dans l'homéostasie des ROS et l'organisation de la paroi cellulaire ou codent des facteurs de transcription.In Medicago truncatula, nitrate, acting as a signal perceived by MtNPF6.8, inhibits primary root growth through a reduction of root cell elongation. We evaluated here whether reactive oxygen species (ROS) could mediate the nitrate signal since ROS produced and converted (O2•−→ H2O2 → •OH) in the root tip have been reported to control cell elongation. We found that nitrate reduces the content in ROS of the primary root tip in three wild type genotypes (including R108) sensitive to nitrate, but not in the npf6.8 mutants (in the R108 genetic background), insensitive to nitrate. The decrease in ROS content observed in R108 in response to nitrate is orchestrated by cell wall peroxidases (PODs) that eliminate H2O2 and impair its conversion in •OH, the species responsible for cell wall loosening and cell elongation. These results demonstrate that ROS and PODs are downstream mediators of the nitrate signal. We further identified a NADPH oxidase (MtRBOHF), as another mediator in the nitrate signaling pathway, the primary root growth of rbohF mutants being insensitive to nitrate. We finally performed a coupled transcriptomic and proteomic analysis with R108 and npf6.8 grown in absence or presence of nitrate to uncover novel aspects of legume primary root tip response to nitrate. We found that the sensitivity of the primary root is strongly linked to the functionality of MtNPF6.8 and many nitrate responsive genes encompass genes involved in ROS homeostasis and cell wall organization, or encode transcription factors
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
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