Le rôle des miARNs ayant trait à l’acquisition des ressources azotées par les plantes

Dozois, Jessica (2021). Le rôle des miARNs ayant trait à l’acquisition des ressources azotées par les plantes Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en microbiologie appliquée, 103 p.

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Résumé

L’azote est l’élément le plus limitant à la croissance des plantes. Afin d’acquérir l’azote, les plantes sont en compétition avec les microorganismes du sol. Les micro-ARNs (miARNs) sont un groupe de molécules pouvant potentiellement interférer avec l’utilisation microbienne d’azote, en revanche les miARNs sont absents du paradigme plante-microbiote actuel. Nous émettons l’hypothèse que les miARNs sont des joueurs essentiels parmi les interactions plante-microbiote et qu’ils sont relâchés par les plantes en présence des acides aminés. Notre plan expérimental a été composé de 5 blocs où 2 plantes modèles et des témoins non-plantés ont été confrontés à trois régimes d’azote (organique, inorganique et aucun ajout) pour 21 jours. Le séquençage du microbiote démontre une réponse marquée de la communauté bactérienne aux fertilisants tandis que la communauté fongique y répond moins. Les résultats de séquençage des petits ARNs révèlent 48 miARNs répondant significativement aux régimes azotés dont 11 sont relâchés à l’extérieur des racines de la plante. Les analyses de cibles suggèrent que 10 des 11 miARNs inhibent des gènes microbiens liés au cycle de l’azote tels que des transporteurs, des réductases (NO2- et N2O), des peptidases et des protéases. L’abondance des 11 miARNs a également été corrélée avec l’abondance des communautés microbiennes. En bref, nos résultats impliquent une réponse individuelle de certains miARNs en fonction de chaque régime de fertilisation. Ainsi, certains miARNs peuvent permettre aux plantes d'acquérir de l'azote de manière compétitive dans plusieurs contextes écologiques tels que des conditions pauvres en azote, des sols riches en matière organique, des terres fertilisées chimiquement, etc. D’autre part, l’exsudation de miARNs dans la rhizosphère afin de moduler les activités microbiennes est possiblement répandue au sein du règne végétal.

Nitrogen is the most limiting element for plants. To acquire nitrogen, plants need to compete with soil microorganisms. Plant micro ribonucleic acids (miRNAs) are a group of molecules that can potentially interfere with nitrogen use of soil microorganisms, alas they are missing from the plant-microbiome paradigm. We hypothesize that miRNAs are key players in plant-microbe interactions, and that they are especially released by plants into the rhizosphere in the presence of amino acids. Our experimental design included 5 blocks where 2 plants (Arabidopsis and Brachypodium) were grown alongside unplanted controls under three nitrogen regimes (organic, inorganic and no added nitrogen) for 21 days. Nucleic acids were extracted and sequenced for microbiome and small RNA profiling. The bacterial community was strongly influenced by the fertilizer treatments whereas the fungal community was less responsive. Biostatistics revealed 48 miRNAs with significant responses to nitrogen fertilization, 11 of which were only found in the rhizosphere or bulk soil of planted pots. Target prediction analyses of these 11 miRNAs showed that 10 of them potentially affected important microbial nitrogen transporters or genes involved in the nitrogen cycle such as nitrite reductases, nitrous oxide reductases, peptidases and proteases. The abundances of the 11 miRNAs were correlated with bacterial abundances to identify possibly responding taxa. In brief, our findings imply that certain plant miRNAs have a unique response to different nitrogen availability conditions. Therefore, certain miRNAs may enable plants to competitively acquire nitrogen in a variety of contexts: some in low nitrogen conditions, others in rich organic matter soil, others in chemically fertilized lands, etc. Lastly, the release of miRNAs into the rhizosphere to modulate microbial activities is possibly a widespread phenomenon within the plant kingdom.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Yergeau, Étienne
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Tremblay, Julien (CNRC)
Mots-clés libres:	miARNs; azote; microbiote; interactions; microorganismes; rhizosphère; plantes; sol; nitrogen; microorganisms; plants soil; miRNAs
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	01 juill. 2024 14:12
Dernière modification:	01 juill. 2024 14:12
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15780

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