Rôle de la molécule signal ppGpp dans la résilience des plantes face au réchauffement climatique
Dans le contexte des défis croissants liés au changement climatique, les cultures sont menacées par l'augmentation des températures et les sécheresses prolongées, entraînant une baisse de l'efficacité photosynthétique et la nécessité d'une acclimatation rapide au stress. Dans ce projet de doctorat, nous étudierons le rôle de la voie de signalisation du nucléotide guanosine tétraphosphate (ppGpp), un régulateur reconnu de la fonction des plastes et de la photosynthèse. Des travaux préliminaires récents de notre laboratoire et d'autres suggèrent que le ppGpp joue un rôle central dans l'acclimatation des plantes au stress. Nous avons des indications que la perturbation de la signalisation ppGpp affecte les réponses des plantes au stress thermique. Cette recherche vise à explorer comment le ppGpp intervient dans l'acclimatation des plantes aux stress thermique et hydrique. En utilisant une combinaison d'évaluations physiologiques, de techniques biochimiques, de transcriptomique et de biosenseurs, cette étude examinera la modulation des niveaux de ppGpp dans des conditions de stress, son impact sur l'expression du génome plastidial, et ses interactions avec d'autres voies de signalisation. L'objectif ultime est d'améliorer notre compréhension du rôle du ppGpp dans l'acclimatation des plantes, offrant des perspectives pour améliorer la résilience des cultures dans un monde confronté au changement climatique.
Caractérisation des acyltransférases chez deux algues marine oléagineuses
Le projet vise à étudier le métabolisme lipidique plastidial de deux microalgues en utilisant le système CRISPR-Cas9. Ce projet s'inscrit dans le contexte de l'augmentation du CO2 atmosphérique et du réchauffement climatique. Les microalgues photosynthétiques peuvent capturer le CO2 et le convertir en lipides, ce qui est utile pour diverses applications industrielles. Cependant, les microalgues straménopiles ont une structure cellulaire unique, ce qui rend difficile l'application des connaissances provenant de modèles plus simples. Nous avons donc besoin de mieux comprendre la synthèse des lipides chez ces microalgues pour améliorer leur capacité à séquestrer le CO2 et produire des lipides pour des applications biotechnologiques. Notre recherche se concentre sur la voie de biosynthèse des galactoglycérolipides plastidiaux, les lipides dominants chez les organismes photosynthétiques, dans deux microalgues modèles, Phaeodactylum tricornutum et Microchloropsis gaditana. Ces lipides sont composés d’un squelette glycérol, d'acides gras (AG) et de résidus galactose. Les AG sont produits dans les plastes, puis modifiés dans d'autres parties de la cellule pour former des AG polyinsaturés à longue chaîne, comme l'acide eicosapentaénoïque (EPA). La voie de transport de l'EPA vers le plaste est encore mal comprise. Ensuite, l'EPA est estérifié sur le glycérol-3-phosphate (G3P) grâce à des enzymes appelées acyltransférases (AT). Cette étude est l'un des axes de recherche clés de notre équipe. La synthèse des galactoglycérolipides chez les straménopiles comprend plusieurs étapes, dont l'estérification d'un AG sur le G3P, la formation d'acide phosphatidique, la conversion en diacylglycérol, et l'ajout de résidus de galactose pour former les lipides finaux. En résumé, notre recherche vise à comprendre comment ces microalgues produisent des lipides importants pour la captation du CO2 et les applications industrielles. Cette recherche est pertinente pour lutter contre les changements climatiques et réduire notre dépendance aux combustibles fossiles.
RootExu-C : Controle genetique de l'exsudation racinaire et de l'assemblage du microbiote
Les programmes d'amélioration variétale en cours ont sélectionnés des variétés de cultures à haut rendement dans des conditions favorables : approvisionnement adéquat en eau (irrigation) et niveaux élevés d'engrais chimiques (N, P). Cependant, l'augmentation des contraintes abiotiques (sécheresse, salinité, températures élevées), ainsi que les préoccupations écologiques, exigent des nouveaux traits pour passer à des systèmes de production plus durables. Une approche pourrait consister en un meilleur contrôle et une exploitation du microbiote racinaire. Ces microbes ont le potentiel de protéger leurs plantes hôtes contre les contraintes abiotiques et biotiques, et d'améliorer la nutrition et la productivité. On suppose que le système immunitaire des plantes et les exsudats racinaires échelonnent et structurent le microbiote racinaire, mais les mécanismes exacts restent inconnus. Dans ce projet, je propose d'analyser le "sol adhérant aux racines" (RAS), le sol agrégé autour des racines, comme un indicateur global de l'allocation du carbone de la partie aérienne aux racines, de l'exsudation racinaire et du recrutement de bactéries produisant des exopolysaccharides. Utilisant le model genetique Solanum lycopersicum (tomate), un doctorant respectif analysera le trait RAS dans un panel de variations naturelles vers le but d'identifier les gènes sous-jacents. De plus, il/elle inactivera directement des gènes candidats supposément impliqués dans l'exsudation racinaire (multiplex CRISPR/Cas). Les lignées présentant des phénotypes RAS contrastés, issus de variations naturelles et/ou induites, seront analysées pour le recrutement du microbiote et la composition des exsudats. Cela fournira des connaissances fondamentales sur le contrôle génétique de l'exsudation racinaire et l'assemblage du microbiome. Le RAS peut représenter un trait précieux pour l'adaptation et la performance des plantes dans des conditions de moindre apport, et peut également faciliter un stockage amélioré du carbone dans les sols agricoles.
[Translated from English with assistance from ChatGPT]