Nitrate et croissance racinaire des légumineuses

Le nitrate est un nutriment essentiel et une molécule signal qui contrôle la croissance des racines des plantes mais aussi la symbiose chez les légumineuses en ayant des effets opposés. Tandis qu’il favorise l’ancrage des légumineuses dans le sol par les racines secondaires, il empêche l’établissement de la symbiose avec des bactéries du genre rhizobium au niveau des racines. Diminuer la sensibilité des racines au signal nitrate pourrait donc permettre de garantir à la fois une installation homogène des plantes et un établissement de la symbiose chez les légumineuses quelle que soit la teneur en nitrate des sols, qui peut varier beaucoup.

Les espèces réactives de l’oxygène (ROS ; O₂^•−, H₂O₂ and ^•OH) gouvernent l’élongation des cellules nouvellement formées au niveau de l’apex des racines. En absence de nitrate, O₂^•−, produit à partir de O₂, est converti en H₂O₂ puis en ^•OH.  ^•OH qui casse les polymères des parois cellulaires permet un relâchement de celles-ci, un allongement des cellules et la croissance de la racine primaire.

L'équipe de l'unité IRHS a montré que le nitrate empêche l’accumulation des ROS et notamment de ^•OH au niveau de la racine primaire en augmentant l’activité peroxydase (POD) qui élimine H₂O₂ sous forme d’H₂O et en diminuant l’activité peroxydase qui convertit H₂O₂ en ^•OH. L’action du nitrate a pu être démontrée par l’ajout de H₂O₂ exogène qui contrecarre l’effet inhibiteur du nitrate.

Il serait intéressant d’analyser si une installation homogène des plantes dans des conditions variables en nitrate allant de 0 à 5 mM, comme celles rencontrées au champ, peut être obtenue en présence de H₂O₂. Il serait également intéressant de déterminer l’impact de H₂O₂ sur l’assimilation du nitrate comme nutriment.

Partenaires : cette étude a été menée par l’unité IRHS à Angers, en collaboration avec la Faculty of Physical Chemistry et  l’ Institute for Multidisciplinary Research de l’Université de Belgrade, Serbie

Financement : ce projet a été financé par le projet IONIS 2017–2020 du RFI Objectif Végétal de la Région des Pays de la Loire et la bourse de thèse de Lili Zang du « Scholarship Council » de Chine

Publication associée : Zang L, Morère-Le Paven MC, Clochard T, Porcher A, Satour P, Mojović M, Vidović M, Limami AM, Montrichard F (2020). Nitrate inhibits primary root growth by reducing accumulation of reactive oxygen species in the root tip in Medicago truncatula, Plant Physiology and Biochemistry 146, 363-373.