Le silicium (Si) ne figure pas parmi les éléments essentiels des plantes, mais son effet prophylactique contre divers stress biotiques et abiotiques a été rapporté chez plusieurs espèces. Il existe toutefois une grande variabilité du taux d’absorption du Si au sein du règne végétal, qui est corrélée avec la protection que les plantes en retirent. Cette variabilité s’explique par un transporteur d’influx (Lsi1), une aquaporine de la famille des NIPIII qui assure la perméabilité du Si au niveau des cellules racinaires. Un filtre sélectif aromatique/arginine (ar/R) de type G-S-G-R est aujourd’hui reconnu comme étant essentiel pour la sélectivité du Si, bien que de nouvelles données suggèrent autrement. L’objectif a été d’étudier la fonctionnalité du transporteur Lsi1 afin de déterminer le premier résidu clé du filtre sélectif impliqué dans la sélectivité du Si. Différentes substitutions d'acides aminés ont été étudiées dans le filtre ar/R chez les Lsi1 afin d’évaluer l’impact de ces mutations sur la perméabilité au Si. L’étude a révélé que le résidu glycine à la première position du filtre sélectif n’est pas essentiel à la sélectivité du Si. L’acide aminé glycine adjacent, très conservé au sein des transporteurs de Si, a semblé en revanche plus décisif dans l’accumulation. Ces résultats apportent une meilleure compréhension de la fonctionnalité du transporteur Lsi1 pour mieux exploiter ses propriétés bénéfiques. L’espèce Brassica napus figure parmi les faibles accumulateurs de Si en raison de l’absence du gène Lsi1. Le deuxième objectif a été de mesurer l’effet du Si chez les plants de canola transformés avec le gène Lsi1. Alors que les plants transformés ont accumulé significativement plus de Si, il ne semble pas que la différence ait été suffisante pour contrer la maladie causée par Leptosphaeria maculans. Des études supplémentaires sont nécessaires en vue d’améliorer le taux d’absorption du Si chez le canola. / Silicon (Si) is not considered an essential element for higher plants despite its prophylactic role against many biotic and abiotic stresses. One of the most puzzling properties of Si is its differential absorption by plants, which is correlated with the level of protection. This variability would be explained by the presence or absence of an influx transporter (Lsi1), a NIPIII aquaporin that allows Si absorption in roots cells. A selectivity filter aromatic/arginine (ar/R) composed of four amino acids G-S-G-R is known to determine the selectivity for silicic acid although new data suggest otherwise. The first objective of this project was to determine the first key residue in the ar/R filter to optimize Si accumulation in plants. For this purpose, we conducted several substitutions of residues within the filter and evaluated the impact of each mutation on Si permeability. Our results revealed that the first glycine in the filter is not required for permeability. On the other hand, the adjacent glycine, highly conserved in many aquaporins, plays an essential role. These findings bring new insights into the functionality of Lsi1 transporters that can be applied to better exploit the beneficial properties of Si in agriculture. Brassica napus is considered as a low Si accumulator due to the absence of a functional Lsi1. The second objective was to measure the effects of Si absorption in canola plants transformed with the Lsi1 gene. Even if the transformants were able to accumulate more Si, it seems that the difference was not enough to give a protection against Leptosphaeria maculans. Additional studies are needed to improve Si absorption in canola.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/67544 |
| Date | 03 February 2021 |
| Creators | Govare-Monroe, Daphné |
| Contributors | Bélanger, Richard R. (Richard Robert) |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | mémoire de maîtrise, COAR1_1::Texte::Thèse::Mémoire de maîtrise |
| Format | 1 ressource en ligne (viii, 63 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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