CERBERUS, a novel U-box protein containing WD-40 repeats, is required for formation of the infection thread and nodule development in the legume-Rhizobium symbiosis.

Yano, K., Shibata, S., Chen, W., Sato, S., Kaneko, T., Jurkiewicz, A., Sandal, N., Banba, M., Imaizumi-Anraku, H., Kojima, T., Ohtomo, R., Szczyglowski, K., Stougaard, J., Tabata, S., Hayashi, K., Kouchi, H., et Umehara, Y. (2009). « CERBERUS, a novel U-box protein containing WD-40 repeats, is required for formation of the infection thread and nodule development in the legume-Rhizobium symbiosis. », Plant Journal, 60(1), p. 168-180. doi : 10.1111/j.1365-313X.2009.03943.x  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

L’infection des légumineuses par les bactéries endosymbiotes du genre Rhizobium se fait par des filaments d’infection qui se forment dans les poils racinaires et transportent les bactéries à l’intérieur des cellules des nodosités. En dépit des récents progrès accomplis dans l’élucidation du processus de reconnaissance symbiotique et de déclenchement des cascades de signalisation chez les légumineuses hôtes, les mécanismes moléculaires intervenant dans les processus d’infection par la bactérie et d’organogenèse des nodosités sont encore très peu connus. Nous avons isolé un nouveau mutant symbiote du Lotus japonicus, désigné cerberus, qui présente des anomalies dans la formation des filaments d’infection et dans l’organogenèse des nodosités. Grâce à un clonage cartographique du gène en cause, nous avons pu identifier le gène CERBERUS, qui code une nouvelle protéine à domaine U-box et à répétitions WD-40. L’expression de CERBERUS a été observée dans les racines et les nodosités et devenait plus importante après inoculation du Mesorhizobium loti. Une forte expression du gène a été observée dans les ébauches de nodosités et dans la zone infectée des nodosités complètement formées. Chez les mutants cerberus, les Rhizobium colonisaient l’extrémité des poils racinaires mais pénétraient à peine dans les cellules des poils. La plupart des quelques filaments qui se sont formés dans les cellules des poils racinaires ne traversaient pas l’épiderme. L’organogenèse des nodosités avortait prématurément, avec pour résultat la formation de nombreuses petites protubérances ne renfermant aucune bactérie endosymbiote. Nos analyses phénotypiques et génétiques et une comparaison avec d’autres mutants de légumineuses présentant des anomalies dans la formation des filaments d’infection montrent que CERBERUS joue un rôle essentiel dès les premières étapes de la formation des filaments d’infection ainsi que dans la formation et la différenciation des nodosités.

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