Molecular mechanisms underlying light-modulated leaf nastic responses in Arabidopsis

Détails

Ressource 1 Sous embargo jusqu'au 01/12/2019.
Etat: Public
Version: Après imprimatur
ID Serval
serval:BIB_0C6F1E2B9723
Type
Thèse: thèse de doctorat.
Collection
Publications
Titre
Molecular mechanisms underlying light-modulated leaf nastic responses in Arabidopsis
Auteur(s)
MICHAUD Olivier
Directeur(s)
Fankhauser Christian
Codirecteur(s)
Xenarios loannis
Détails de l'institution
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Adresse
Faculté de biologie et de médecine
Université de Lausanne
CH-1015 Lausanne
SUISSE

Statut éditorial
Acceptée
Date de publication
2018
Langue
anglais
Résumé
La lumière est essentielle pour les plantes car elle leur permet non seulement de faire la photosynthèse mais aussi de s’informer sur leur environnement. Par exemple, la présence de compétiteurs induit des changements dans la qualité de l’environnement lumineux qui sont perçus par la plante grâce à des photorécepteurs appelés phytochromes. En cas de compétition, la plante déclenche une série de réponses physiologiques (appelées «syndrome d'évitement de l'ombre») telles que l’hyponastie foliaire qui consiste à réorienter ses feuilles vers le haut afin de favoriser l’accès à la lumière. Les acteurs clés de ce syndrome comme les PIF (Phytochrome Interacting Factors) et l’auxine sont connus, contrairement à la façon dont les événements de signalisation se succèdent jusqu’à l'hyponastie. De plus, un environnement compétitif est souvent caractérisé par des conditions de lumière hétérogènes pouvant entraîner un ombrage partiel de la plante et donc des réponses locales, mais les mécanismes à l’origine de ces réponses locales demeurent inconnus.
Dans ce travail, nous développons une approche se basant sur la technique à balayage laser qui permet d’analyser de façon non invasive la croissance et le mouvement des organes foliaires chez Arabidopsis thaliana. Cette approche nous a permis de décrire ces traits dans différentes conditions lumineuses et ainsi d’observer un découplage, dans certains cas, entre la croissance et le mouvement. Ensuite, nous explorons en détail les mécanismes impliqués dans la réponse hyponastique à l’ombre. Nous montrons d’abord que la perception de l’ombre se fait spécifiquement à la pointe de la feuille, là où est induite une production accrue d’auxine. L’auxine est ensuite transportée principalement dans les tissus vasculaires et ce, jusqu'au pétiole, où elle déclenche une suite d’évènements menant à l'hyponastie. Nous rapportons aussi le caractère local de l’hyponastie induite par l'ombre qui peut être expliqué par une restriction des signaux d’auxine à la feuille qui perçoit le signal. Finalement, nous observons également une augmentation de la production d’acide abscissique régulée par les PIF dans ces conditions et nous lui attribuons un nouveau rôle, potentiellement en aval de l'auxine, en montrant que sa biosynthèse et sa signalisation sont essentielles lors de la réponse hyponastique.
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Light is essential for plants not only because it fuels photosynthesis but also because it acts as a signal informing plants about their surrounding environment. In presence of competitors, changes in light quality are sensed by the phytochrome photoreceptors and trigger a suite of plant adaptive responses known as the “shade- avoidance syndrome” (SAS). These responses include leaf hyponasty (upwards leaf reorientation) which allows to enhance plant access to sunlight. Several key SAS players such as the PIFs (phytochrome-interacting factors) and auxin have been studied in detail. Nevertheless, how SAS signaling events are integrated and lead to leaf hyponasty is still unknown. Moreover, competitive environments are often characterized by heterogeneous light conditions potentially leading to partial plant shading. Although it is well known that such a situation can trigger local plant adaptive responses, the mechanisms involved in these processes have remained elusive so far.
In this work we first develop a laser-scanning approach allowing the non-invasive monitoring of growth and movement in Arabidopsis leaf organs. We then report the patterns of leaf growth and movement in plants grown under different light regimes and conclude that, in certain conditions, these two processes are uncoupled. Afterwards, we explore the mechanisms leading to shade-induced leaf hyponasty. We find that shade signals are specifically perceived at the leaf tip where they trigger an increase in auxin production. Newly produced auxin is transported through vascular tissues down to the petiole where it induces downstream signaling events leading to hyponasty. We further demonstrate the local nature of the shade-induced leaf hyponasty and propose that this can be explained by auxin dynamics being restricted to the leaf perceiving the signal. Finally, we investigate abscisic acid (ABA) physiology during leaf adaptation to shade and show that shade signals induce an increase in ABA levels in a PIF4,5,7-dependent manner. In addition we establish a new role for ABA, potentially downstream of auxin, in shade-induced leaf hyponasty by highlighting the importance for ABA biosynthesis and signaling in the process.

Création de la notice
03/09/2018 11:49
Dernière modification de la notice
20/08/2019 12:33
Données d'usage