Ectopic expression of miR156 represses nodulation and causes morphological and developmental changes in Lotus japonicus

Nous avons étudié les effets de la surexpression du microARN miR156 sur l’architecture générale de la plante, la ramification, la date de floraison et la nodulation chez la légumineuse modèle Lotus japonicus. Nous avons cloné un homologue du miR156, le LjmiR156a provenant du L. japonicus et avons examiné ses gènes cibles SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN LIKE (SPL) et sa fonction biologique concernant l’amélioration du rendement en biomasse végétative, le retard de la floraison et la nodulation. Treize cibles potentielles ont été identifiées in vitro pour le LjmiR156, et leurs profils d’expression ont été déterminés dans les parties aériennes et souterraines de plantes adultes. Ces gènes cibles codaient respectivement huit protéines SPL, une WD-40, une ADN-polymérase ARN-dépendante, deux protéines de transport et une protéine de phosphotransfert de l'histidine. Les cibles de restriction de deux SPL et d’une WD­40 ont été déterminées pour le LjmiR156, soit TC70253, AU089191 et TC57859. Chez les plantes transgéniques présentant une expression ectopique du LjmiR156a, nous avons observé un degré supérieur de ramification, un retard très important de la floraison, un sous-développement des racines et une nodulation réduite. Par ailleurs, nous avons analysé la quantité de transcrits des principaux gènes intervenant dans l’organogenèse des nodosités et dans la formation de filaments d’infection, afin de déterminer le rôle du miR156 dans la régulation de la symbiose. La surexpression du LjmiR156a a entraîné la répression de plusieurs gènes intervenant dans la nodulation aux premiers stades du développement racinaire, y compris trois gènes ENOD et les gènes SymPK, POLLUX, CYCLOPS, Cerberus et Nsp1, ainsi qu’une régulation à la hausse du gène NFR1. Nos résultats montrent que le miR156 régule le rendement en biomasse végétative, la date de floraison et la nodulation en réprimant les SPL ainsi que d’autres gènes ciblés en aval, ce qui porte à croire que le réseau de régulation associé au miR156 pourrait être modifié chez les légumineuses fourragères (comme la luzerne et les lotiers) et les légumes-feuilles (comme la laitue et l’épinard) de façon à améliorer des plantes cultivées importantes sur le plan économique.