Responses of mature symbiotic nodules to the whole-plant systemic nitrogen signaling

Autor: Gilles Clément, Stefano Colella, Antoine Le Quéré, Marc Tauzin, Marie-Laure Martin-Magniette, Ilana Lambert, Pascal Tillard, Claire Benezech, Marjorie Pervent, Dany Severac, Marc Lepetit
Přispěvatelé: Laboratoire des symbioses tropicales et méditerranéennes (UMR LSTM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB), AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut de Génomique Fonctionnelle - Montpellier GenomiX (IGF MGX), Institut de Génomique Fonctionnelle (IGF), Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes (BPMP), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut des Sciences des Plantes de Paris-Saclay (IPS2 (UMR_9213 / UMR_1403)), Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Mathématiques et Informatique Appliquées (MIA-Paris), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-AgroParisTech-Université Paris-Saclay, ANR-16-CE20-0009,PSYCHE,Réponses systémiques des plantes aux changements environnementaux(2016), ANR-11-IDEX-0002,UNITI,Université Fédérale de Toulouse(2011), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-BioCampus (BCM), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Mathématiques et Informatique Appliquées (MIA Paris-Saclay), Colella, Stefano, Réponses systémiques des plantes aux changements environnementaux - - PSYCHE2016 - ANR-16-CE20-0009 - AAPG2016 - VALID, Initiative d'excellence - Université Fédérale de Toulouse - - UNITI2011 - ANR-11-IDEX-0002 - IDEX - VALID
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Root nodule
Physiology
Plant Science
nitrogen
Rhizobia
03 medical and health sciences
Symbiosis
Nitrogen Fixation
[SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry
Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN]
Medicago truncatula
medicine
Plant defense against herbivory
[SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology
[SDV.BV] Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology
030304 developmental biology
2. Zero hunger
0303 health sciences
biology
AcademicSubjects/SCI01210
fungi
food and beverages
Nodule (medicine)
[SDV.EE.IEO] Life Sciences [q-bio]/Ecology
environment/Symbiosis
04 agricultural and veterinary sciences
biology.organism_classification
Legumes
systemic signaling
Research Papers
mature nodules
symbiosis
Cell biology
Plant—Environment Interactions
sugar partitioning
Sinorhizobium
040103 agronomy & agriculture
[SDV.BBM.GTP] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry
Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN]
0401 agriculture
forestry
and fisheries
Rhizobium
medicine.symptom
Root Nodules
Plant
[SDV.EE.IEO]Life Sciences [q-bio]/Ecology
environment/Symbiosis
Zdroj: Journal of Experimental Botany
Journal of Experimental Botany, Oxford University Press (OUP), 2020, 71 (16), pp.5039-5052. ⟨10.1093/jxb/eraa221⟩
Journal of Experimental Botany, 2020, 71 (16), pp.5039-5052. ⟨10.1093/jxb/eraa221⟩
ISSN: 0022-0957
1460-2431
DOI: 10.1093/jxb/eraa221⟩
Popis: The effect of systemic signaling of whole-plant N demand on mature N2-fixing nodules was investigated. Sugar allocation and hormones are candidates to integrate symbiotic nodules to whole-plant nutritional demand.
In symbiotic root nodules of legumes, terminally differentiated rhizobia fix atmospheric N2 producing an NH4+ influx that is assimilated by the plant. The plant, in return, provides photosynthates that fuel the symbiotic nitrogen acquisition. Mechanisms responsible for the adjustment of the symbiotic capacity to the plant N demand remain poorly understood. We have investigated the role of systemic signaling of whole-plant N demand on the mature N2-fixing nodules of the model symbiotic association Medicago truncatula/Sinorhizobium using split-root systems. The whole-plant N-satiety signaling rapidly triggers reductions of both N2 fixation and allocation of sugars to the nodule. These responses are associated with the induction of nodule senescence and the activation of plant defenses against microbes, as well as variations in sugars transport and nodule metabolism. The whole-plant N-deficit responses mirror these changes: a rapid increase of sucrose allocation in response to N-deficit is associated with a stimulation of nodule functioning and development resulting in nodule expansion in the long term. Physiological, transcriptomic, and metabolomic data together provide evidence for strong integration of symbiotic nodules into whole-plant nitrogen demand by systemic signaling and suggest roles for sugar allocation and hormones in the signaling mechanisms.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: