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Régulation du transport de sulfate chez les plantes - approches génétique, moléculaire et fonctionnelle
(ACR)
- Mot(s) clé(s) :
Objet d'étude : arabidopsis thaliana, mutant, saccharomyces cerevisiae
Dispositif technique et méthode d'étude : approche fonctionnelle
Composé chimique, Facteur du milieu : soufre, sulfate
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Objet d'étude : arabidopsis thaliana, mutant, saccharomyces cerevisiae
Dispositif technique et méthode d'étude : approche fonctionnelle
Composé chimique, Facteur du milieu : soufre, sulfate
Phénomène, processus et fonction : transport membranaire
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- Description détaillée :
Approche fonctionnelle (plantes transgéniques, expression hétérologue chez la levure, l'ovocyte de Afficher la suite
Approche fonctionnelle (plantes transgéniques, expression hétérologue chez la levure, l'ovocyte de Xénope).
Approche génétique (Recherche de mutants affectés dans la voie d'assimilation du sulfate).
Approche moléculaire (clonage, RT-PCR, gènes rapporteurs, mutagenèse dirigée).
Modèles : Arabidopsis thaliana, Saccharomyces cerevisiae.
Le séquençage complet du génome d'Arabidopsis thaliana a permis de classer un grand nombre de gènes dans des groupes définis par une fonction déterminée. Dans bien des cas cependant la fonction du produit de ces gènes n'a pas été démontrée expérimentalement. Les mécanismes moléculaires de la régulation du transport du sulfate et de la voie d'assimilation réductrice du soufre chez les végétaux sont encore mal connus. A cette fin, une approche génétique a été conduite utilisant des mutants (ADN-T) d'Arabidopsis résistants au sélénate (un analogue structural toxique du sulfate) qui ont été isolés dans l'équipe. Le Soufre est un élément majeur présents dans différents types de composés organiques (protéines, sulfolipides, sulfo-glucides...). Ces composés ont des rôles essentiels, ainsi par exemple les végétaux synthétisent les 2 acides aminés soufrés (cystéine et la méthionine) essentiels pour la nutrition animale. Chez l'animal la mutation d'un transporteur de sulfate conduit à des malformations du squelette dues à une synthèse insuffisante de sulfo-glucides indispensables à la formation du cartilage. La réduction récente des pollutions atmosphériques associées à une maîtrise de l'utilisation des énergies fossiles (pétrole, charbon) a conduit a une forte baisse des retombées de composés soufrés faisant apparaître des symptômes de carence dans les pays industrialisés. Ces baisses ont conduit à faire maintenant entrer le soufre (apporté sous forme de sulfate) dans les plans de fertilisation des plantes de grandes cultures. Une meilleure connaissance des mécanismes de régulation de la voie d'assimilation du soufre, comme celle de l'azote, devrait contribuer d'une part à une utilisation raisonnée des intrants et d'autre part à une amélioration de la qualité nutritionnelle des produits agro-alimentaires. Dr. Malcolm J. HAWKESFORD
Biochemistry and Physiology Department
IACR Rothamsted
Harpenden
AL5 2JQ Hertfordshire
Royaume-Uni

Prof. Mario MALAGOLI
Dept. of Agricultural Biotechnology
University of Padova - AGRIPOLIS
I-35020 Legnaro (PD), ITALIE

Prof. Norman TERRY
Department of Plant and Microbial Biology
111 Koshland Hall,
University of California,
Berkeley, CA 94720-3102, USA
Chez Arabidopsis thaliana, 14 gènes ont été identifiés comme pouvant coder des transporteurs de sulfate. Seuls les produits de 4 de ces gènes (dont 3 sont étudiés dans notre équipe) ont été formellement identifés comme codant des transporteurs de sulfate sur la base d'une analyse fonctionnelle. L'équipe développe des approches génétiques (mutants), moléculaires (RT-PCR, plantes transgéniques) et fonctionnelles (expressions hétérologues) pour identifier les mécanismes impliqués dans la régulation du transport et de l'assimilation du sulfate chez les plantes. Massonneau A, Cathala N, Grignon C, Davidian J-C. 1997 Effect of sulphate deficiency on the plasma membrane polypeptide composition of Brassica napus. J. Exp. Bot 48: 93-100.
Cherest H, Davidian J-C, Thomas D, Benes V, Ansorge W, Surdin-Kerjan Y. 1997 Molecular characterization of two high affinity sulfate transporters in Saccharomyces cerevisiae. Genetics 145: 627-635.
Hatzfeld Y, Logan H. Cathala N, Davidian J-C. 1997 Cloning of a gene encoding an ATP-Sulfurylase from Brassica oleracea (Accession N° U69694), (PGR 97-005). Plant Physiol 113: 305.
Hatzfeld Y, Cathala N, Grignon C, Davidian J-C. 1998 Effect of ATP sulfurylase over-expression in BY2 tobacco cells : regulation of ATP sulfurylase and sulfate transport activities. Plant Physiol 116: 1307-1313.
Vidmar J, Tagmount A, Cathala N, Touraine B, Davidian J-CE. 2000 Cloning and characterization of of a root specific high-affinity sulfate transporter from Arabidopsis thaliana. FEBS Letters 475: 65-69.
Davidian J-C, Hatzfeld Y, Cathala N, Tagmount A., Vidmar J. 2000 Sulfate uptake and transport in plants. In: Sulfur Nutrition and Sulfur Assimilation in Higher Plants: molecular, biochemical and physiological aspects. Brunold, C et al Paul Haupt, Bern, pp. 19-40.
L'isolement d'un grand nombre de gènes codant des transporteurs d'ions chez les plantes a été effectuée au cours de ces dernières années. L'identification de nombreux transporteurs sur la base d'homologie de séquence est souvent possible, cependant la fonction exacte des protéines codées par ces gènes n'a pas été établie dans bien des cas. Cette approche fonctionnelle est développée dans l'équipe en utilisant des systèmes d'expressions appropriés (plantes transgéniques, mutant de levure, ovocyte de xénope). A ce jour, la régulation de l'expression de certains gènes impliqués dans la voie d'assimilation du sulfate a été étudiée essentiellement en fonction de la disponibilté pour la plante du sulfate. Nous développons cette approche en étudiant ces régulations d'expression dans un contexte intégrant d'autres éléments minéraux comme le sélénate (analogue structural, toxique, du sulfate) et le nitrate. Réduire

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