Published December 4, 2021 | Version v1
Journal article

Systemic control of nodule formation by plant nitrogen demand requires autoregulation-dependent and independent mechanisms

Others:
Laboratoire des symbioses tropicales et méditerranéennes (UMR LSTM) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro ; Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Laboratoire de Biochimie, Biologie Cellulaire et Ecologie des Interactions Plantes MicroOrganismes (UMR1047) ; Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Université de Montpellier (UM)
Institut des Sciences des Plantes de Paris-Saclay (IPS2 (UMR_9213 / UMR_1403)) ; Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)
Mathématiques et Informatique Appliquées (MIA Paris-Saclay) ; AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)
Institut Sophia Agrobiotech (ISA) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)-Université Côte d'Azur (UCA)
ANR-16-CE20-0009,PSYCHE,Réponses systémiques des plantes aux changements environnementaux(2016)
ANR-10-LABX-0040,SPS,Saclay Plant Sciences(2010)

Description

In legumes interacting with rhizobia, the formation of symbiotic organs involved in the acquisition of atmospheric nitrogen gas (N2) is dependent on the plant nitrogen (N) demand. We used Medicago truncatula plants cultivated in split-root systems to discriminate between responses to local and systemic N signaling. We evidenced a strong control of nodule formation by systemic N signaling but obtained no clear evidence of a local control by mineral nitrogen. Systemic signaling of the plant N demand controls numerous transcripts involved in root transcriptome reprogramming associated with early rhizobia interaction and nodule formation. SUPER NUMERIC NODULES (SUNN) has an important role in this control, but we found that major systemic N signaling responses remained active in the sunn mutant. Genes involved in the activation of nitrogen fixation are regulated by systemic N signaling in the mutant, explaining why its hypernodulation phenotype is not associated with higher nitrogen fixation of the whole plant. We show that the control of transcriptome reprogramming of nodule formation by systemic N signaling requires other pathway(s) that parallel the SUNN/CLE (CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION-LIKE PEPTIDES) pathway.

Abstract

International audience

Additional details

Created:
December 3, 2022
Modified:
November 29, 2023