la nutrition azotée des plantes : exploration de la diversité naturelle et études des gènes...
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Directrice adjointe de l'Institut Jean-Pierre Bourgin (Institut de recherche végétale, INRA de Versailles) Françoise Vedèle fait un focus sur la génétique et les effets de l'azote dans la nutrition des plantes.TRANSCRIPT
Françoise Vedele : La nutrition azotée des plantes 16 novembre 2012 Montpellier
La nutrition azotée des plantes : Exploration de la diversité naturelle et étude de
gènes candidats
Françoise DANIEL-VEDELE Institut Jean-Pierre Bourgin
INRA
Versailles, France
h"p://www‐ijpb.versailles.inra.fr/ h"p://www6.inra.fr/saclay‐plant‐sciences/
Françoise Vedele : La nutrition azotée des plantes 16 novembre 2012 Montpellier
Why working on nitrogen metabolism?
3mM10mM
Vegeta;vestage
HighNitrogen
LowNitrogen
Reproduc;vestage
Françoise Vedele : La nutrition azotée des plantes 16 novembre 2012 Montpellier
0
10
20
30
40
21/10/03 20/11/03 20/12/03 19/01/04 18/02/04 19/03/04 18/04/04 18/05/04Time
Dai
ly M
ean
Soil
Wat
er N
itrat
e (m
M)
0
5
10
15
20
Tem
pera
ture
(°C
)
Low N PlotHigh N PlotTemperature
Field experiments – measuring changes in soil nitrate at 30 cm under a wheat crop
FromTMiller,Rothamstedcenter,UK
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World yield trends Costs of inputs
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Nitrogen use efficiency
N fertilization N mineralization
Yield NUE = dY/dN
0
N total
Ymax
Y0
Capacity of the plant to produce a supplement of yield (dY) for each added unit of N fertiliser (dNf)
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From the “Green revolution “ to the “Green Tide”
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Nitrogen Assimilation Pathway
N ABSORPTION
NITRATE REDUCTION AA SYNTHESIS
N REMOBILISATION
N TRANSPORT
N SEED FILLING
N TRANSPORT
Nitrogen use efficiency (NUE = NupE+NutE)
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7 NRT2 51 NRT1 7 CLC 2 NAR2
Nitrate fluxes: molecular actors
Dechorgnatetal,JEB2011)
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Characterization of AtNRT2.7 ExpressionofAtNRT2.7(Q‐RT‐PCR)
2,1
194,5
60,70,3 5,9
050100150200
Silique Dryseed
Imbibed
seedRoot Leaf
%EF1A1
Nitratecontentinseeds
NRT2.7expressionisseedspecific
nrt2.7mutantscontainlessnitrate
pNRT2.7::GFP
Sub‐cellularLocalisa;onofNRT2.7protein
GFPFM4‐64pNRT2.7::GFPNRT2.7proteinislocatedonthetonoplast
Chopinetal,PlantCell,2007
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Polarized plasma membrane localisation
Kiba et al, Plant Cell 2012
AtNRT2.4: polarized localization and impact on growth for triple mutant mutants
pNRT2.4::NRT2.4-GFP
Lateral root (N starvation) nrt2.1 nrt2.2 nrt2.4-1nrt2.1 nrt2.2 nrt2.4-2
nrt2.1 nrt2.2
nrt2.1 nrt2.2 nrt2.1 nrt2.2 nrt2.4-1
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Françoise Vedele : La nutrition azotée des plantes 16 novembre 2012 Montpellier
Developmental variation in Arabidopsis thaliana
Naturalvaria;oninArabidopsisthaliana:Seedcolourandseedsizevaria;onInflorescencearchitecturevaria;onLeafshapeandrose"esizevaria;on
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Bay 0 x Shahdara: Summary of N related QTLs
I II III IV V
DM10.6 -
NP10.5 +
NO10.7 -
AA10.8 +
AA10.7 -
+ NP3.7 + AA3.5
- DM3.4
+ NP3.6
DM10.8 +
DM10.7 +
NP10.7 -
NP10.6 - NO10.8 -
AA10.9 +
DM10.5 -
DM10.4 + NP10.2 - NO10.5 -
NO10.4 -
AA10.4 -
DM10.3 -
+ DM3.3 - NP3.5
- AA3.4
+ DM3.2 - NP3.4 - AA3.3
+ DM3.1
+ AA3.1
AA10.2 +
DM10.1 +
DM10.2 +
NP10.1 -
NO10.2 -
NO10.3 +
NO10.1 -
AA10.1 -
AA10.3 +
NP10.4 + AA10.6 +
NP10.3 - NO10.6 -
AA10.5 -
+ NP3.3
- NP3.2
+ NP3.1 + AA3.2 L2
DM: dry matter NO: nitrate content NP: Total N content AA: amino acid content 10 mM / 3 mM
Loudetetal,PlantPhysiol2003
L3
L4L1
Françoise Vedele : La nutrition azotée des plantes 16 novembre 2012 Montpellier BASF 14
An Ideal Plant for NUE
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Deciphering the NUE mechanisms in Arabidopsis
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Uptake and remobilization in Arabidopsis
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0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7N%Gain
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2 BiomassGain
Variability in biomass and N% gains between N+ and N-
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Françoise Vedele : La nutrition azotée des plantes 16 novembre 2012 Montpellier
Transcriptome
Candidate Genes for increasing NUE
Phenotypes, QTL
Nitrate transport
Physiological analysis
Key metabolic processes
Plant response to nitrogen availability Arabidopsis Response to Nitrogen Availability AReNA
Natural variation Regulation by N
Reverse Genetics
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