Le MsmiR156 a une incidence sur l’expression génique globale et favorise la capacité de régénération racinaire et l’activité de fixation de l’azote chez la luzerne

Citation

Aung B, Gao R, Gruber MY, Yuan Z-C, Sumarah M, Hannoufa A.* (2017). MsmiR156 affects global gene expression and promotes root regenerative capacity and nitrogen fixation activity in alfalfa. Transgenic Res. 26: 541-557

Résumé en langage clair

La luzerne est la culture fourragère la plus productive au Canada et dans le monde. La luzerne est une légumineuse qui peut fixer l’azote. La persistance de cette plante vivace dépend de la régénération efficace de ses racines. Nous avons identifié un facteur moléculaire, le MsmiR156OE (miR156), qui augmente la capacité de régénération racinaire et favorise l’activité de fixation de l’azote en régulant à la hausse l’expression des gènes liés à la nitrogénase. Notre analyse de l’expression génique globale dans les racines de luzerne où le miR156 est surexprimé a révélé l’expression différentielle de gènes appartenant à 132 catégories fonctionnelles, y compris l’organisation de la paroi cellulaire des plantes, la synthèse peptidyl-hypusine et la réponse au stress hydrique. L’analyse de l’expression a également révélé les effets du miR156 sur les gènes intervenant dans la nodulation, le développement racinaire et la biosynthèse des phytohormones. Les résultats actuels suggèrent que le miR156 régule le développement racinaire et l’activité de fixation de l’azote. Pris ensemble, ces résultats soulignent l’importance du miR156 en tant qu’outil d’amélioration biotechnologique de la luzerne et possiblement d’autres cultures.

Résumé

Le microARN 156 (miR156) régule un réseau de gènes en aval pour influer sur la croissance et le développement des plantes. Nous avons produit de la luzerne (Medicago sativa) surexprimant un homologue du miR156 (MsmiR156OE) et avons identifié trois de ses gènes cibles SPL. Ces plantes présentaient un rendement végétatif accru, une floraison tardive et des racines plus longues. Dans cette étude, nous avons cherché à élucider l’effet du miR156 sur le système racinaire, y compris l’effet sur la nodulation et la fixation de l’azote. Nous avons constaté que la surexpression du MsmiR156 augmente la capacité de régénération racinaire chez la luzerne, mais avec peu d’effet sur la biomasse racinaire aux premiers stades du développement des racines. Le MsmiR156 favorise également l’activité de fixation de l’azote en régulant à la hausse l’expression des gènes liés à la nitrogénase FixK, NifA et RpoH dans les racines inoculées avec le Sinorrhizobium meliloti. De plus, nous avons effectué une analyse transcriptomique des racines de luzerne MsmiR156OE et avons identifié des gènes exprimés de façon différentielle appartenant à 132 catégories fonctionnelles, y compris l’organisation de la paroi cellulaire des plantes, la synthèse peptidyl-hypusine et la réponse au stress hydrique. L’analyse de l’expression a également révélé les effets du miR156 sur les gènes intervenant dans la nodulation, le développement racinaire et la biosynthèse des phytohormones. Les résultats actuels suggèrent que le miR156 régule le développement racinaire et l’activité de fixation de l’azote. Pris ensemble, ces résultats soulignent le rôle important que le miR156 peut jouer en tant qu’outil d’amélioration biotechnologique de la luzerne et possiblement d’autres cultures.