L'équipe NUTS étudie la signalisation nutritionnelle des plantes et en particulier la signalisation par l’azote, le transport du nitrate et la gestion de l'azote par la plante entière.
Autres mots clés : Arabidopsis, Brachypodium, orge, blé, azote, TOR kinase, NIN-like proteins, NRT2, biostimulants
Notre principal intérêt de recherche est d'étudier comment les plantes orchestrent leurs réponses face aux changements de disponibilité ou de demande de nutriments. En particulier, nous cherchons à comprendre comment les plantes adaptent leur absorption de nitrate via des transporteurs à haute et faible affinité, comment elles régulent l'assimilation de l’azote et leur développement grâce à l'action des facteurs de transcription de la famille des NLP et comment elles modulent leur croissance et leur métabolisme via la voie de signalisation impliquant la kinase TOR en réponse aux signaux nutritionnels.
Notre principal intérêt de recherche est d'étudier comment les plantes orchestrent leurs réponses face aux changements de disponibilité ou de demande de nutriments. En particulier, nous cherchons à comprendre comment les plantes adaptent leur absorption de nitrate via des transporteurs à haute et faible affinité, comment elles régulent l'assimilation de l’azote et leur développement grâce à l'action des facteurs de transcription de la famille des NLP et comment elles modulent leur croissance et leur métabolisme via la voie de signalisation impliquant la kinase TOR en réponse aux signaux nutritionnels.
Question biologique
L'adaptation des plantes à leur environnement nécessite une régulation stricte de leur métabolisme et de leur croissance. Cela est particulièrement vrai pour les réponses des plantes à la disponibilité en nutriments tels que l'azote (N) qui est essentiel pour le développement des plantes et le rendement des cultures mais dont la concentration fluctue largement dans le sol. L'azote est l’élément minéral le plus important quantitativement pour la nutrition des plantes. Ainsi la teneur en azote du sol est souvent un facteur limitant pour la croissance des plantes et donc le rendement des cultures.
De ce fait, l'augmentation de l’apport en azote minéral sous forme d’engrain a largement contribué au développement de l'agriculture intensive. Néanmoins les changements environnementaux globaux peuvent affecter l’efficacité de la fertilisation azotée. De plus, les préoccupations croissantes concernant les coûts financiers et environnementaux de cette fertilisation, associées à l’augmentation de la population qui accroit la demande de produits alimentaires et limite les surfaces de terres arables, renforcent la nécessité d'une meilleure compréhension de l’utilisation de l’azote par la plante. En effet, il est clairement nécessaire de parvenir à maintenir ou à augmenter le rendement des plantes cultivées dans un environnement dégradé et changeant tout en réduisant l’apport d’engrais azoté
L’objectif final de notre recherche est ainsi de comprendre les processus moléculaires impliqués dans la nutrition azotée et sa régulation et comment celle-ci contribue au rendement et au développement des plantes. Pour une compréhension globale de ces processus nous utilisons une approche intégrative, allant de la génomique et de la biologie moléculaire à la physiologie des plantes. Ces connaissances pourront ensuite être exploitées pour le développement de nouvelles variétés culturales plus adaptées aux changements climatiques et permettant un rendement constant (production de biomasse et de graines), même sous faible apport en azote.
Dans ce but, nous étudions les bases moléculaires et génétiques qui régissent les réponses des plantes à la disponibilité de l'azote en concentrant nos recherches sur six aspects:
L'adaptation des plantes à leur environnement nécessite une régulation stricte de leur métabolisme et de leur croissance. Cela est particulièrement vrai pour les réponses des plantes à la disponibilité en nutriments tels que l'azote (N) qui est essentiel pour le développement des plantes et le rendement des cultures mais dont la concentration fluctue largement dans le sol. L'azote est l’élément minéral le plus important quantitativement pour la nutrition des plantes. Ainsi la teneur en azote du sol est souvent un facteur limitant pour la croissance des plantes et donc le rendement des cultures.
De ce fait, l'augmentation de l’apport en azote minéral sous forme d’engrain a largement contribué au développement de l'agriculture intensive. Néanmoins les changements environnementaux globaux peuvent affecter l’efficacité de la fertilisation azotée. De plus, les préoccupations croissantes concernant les coûts financiers et environnementaux de cette fertilisation, associées à l’augmentation de la population qui accroit la demande de produits alimentaires et limite les surfaces de terres arables, renforcent la nécessité d'une meilleure compréhension de l’utilisation de l’azote par la plante. En effet, il est clairement nécessaire de parvenir à maintenir ou à augmenter le rendement des plantes cultivées dans un environnement dégradé et changeant tout en réduisant l’apport d’engrais azoté
L’objectif final de notre recherche est ainsi de comprendre les processus moléculaires impliqués dans la nutrition azotée et sa régulation et comment celle-ci contribue au rendement et au développement des plantes. Pour une compréhension globale de ces processus nous utilisons une approche intégrative, allant de la génomique et de la biologie moléculaire à la physiologie des plantes. Ces connaissances pourront ensuite être exploitées pour le développement de nouvelles variétés culturales plus adaptées aux changements climatiques et permettant un rendement constant (production de biomasse et de graines), même sous faible apport en azote.
Dans ce but, nous étudions les bases moléculaires et génétiques qui régissent les réponses des plantes à la disponibilité de l'azote en concentrant nos recherches sur six aspects:
- La régulation par les nutriments de la voie de signalisation de la protéine kinase TOR (Target of Rapamycin)et son rôle dans le contrôle de la croissance (projet 1)
- Les spécificités du transport du nitrate chez Brachypodium (projet 2)
- La signalisation du nitrate chez Arabidopsis, Brachypodium et l’orge en se focalisant plus particulièrement sur le rôle des facteurs de transcription NLP (projet 3)
- Les réponses coordonnées entre contrainte en azote et autres contraintes biotiques et abiotiques (contraintes combinées notamment avec le stress hydrique) (projet 4)
- L'impact de la signalisation et de l'utilisation de l'azote sur l'interaction bénéfique entre micro-organismes et plantes (projet 5).
- Etude du mode d’action et des cibles de biostimulants (projet 6).
Modèles, outils et méthodes
Nos études utilisent des approches ciblées et globales telles que la génétique, la biochimie, la physiologie moléculaire et la biologie cellulaire. Nous travaillons principalement avec les espèces modèles Arabidopsis et Brachypodium, et plus récemment nous avons ouvert nos projets à d'autres céréales comme l'orge et le blé.
Enjeux économiques et sociétaux
- Optimisation de l'efficacité de l’utilisation de l'azote afin de réduire l’usage des engrais tout en améliorant la croissance et le rendement.
- Augmenter la résistance au stress en condition d’apport azoté contrasté.
- Optimisation de la qualité, de la quantité et du temps d'application des engrais.
- Augmenter la résistance au stress en condition d’apport azoté contrasté.
- Optimisation de la qualité, de la quantité et du temps d'application des engrais.
PHOTOS
Responsable :
Anne Krapp