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Effects of a Coumarin Derivative, 4-Methylumbelliferone, on Seed Germination and Seedling Establishment in Arabidopsis

Li, X.L., Gruber, M.Y., Hegedus, D.D., Lydiate, D.J., et Gao, M.-J. (2011). « Effects of a Coumarin Derivative, 4-Methylumbelliferone, on Seed Germination and Seedling Establishment in Arabidopsis. », Journal of Chemical Ecology, 37(8), p. 880-890. doi : 10.1007/s10886-011-9987-3  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Le système racinaire joue un rôle central dans l’adaptation de la plante à l’hétérogénéité du sol et s’organise principalement par un processus de ramification. Afin de chercher des composés ayant un effet régulateur sur ce processus, nous avons effectué un criblage en procédant par génétique chimique directe (forward chemical genetics). Nous avons ainsi constaté que la 4‑méthylombelliférone (4‑MO), dérivé de la coumarine, est un puissant régulateur de la formation de racines latérales. Une application exogène de 4‑MO aux graines d’Arabidopsis thaliana a nui à leur germination, a réduit la croissance de la racine primaire et a entraîné la formation de poils absorbants bulbeux et d’un détachement irrégulier des coiffes racinaires, accompagné d’une réorganisation du cytosquelette d’actine des extrémités racinaires, avant l’établissement de la plantule. Au bout de 22 jours d’exposition à une solution 125 μM de 4‑MO, les racines ont produit des racines latérales en abondance. Nous avons employé des méthodes moléculaires, biochimiques et phytochimiques pour déterminer l’effet de la 4‑MO sur la croissance et la ramification des racines. Les plantules d’A. thaliana cultivées en présence de 4‑MO accumulaient ce composé uniquement dans les racines, où des UDP-glycosyltransférases (UGT) en transformaient une partie en 4-méthylombelliféryl-β-D-glucoside (4-MO-Glc). La présence de 4-MO-Glc dans les racines des plantules concorde avec une régulation à la hausse de l’expression de plusieurs gènes codant des UGT dans les racines. Les UGT jouent donc un rôle essentiel dans la détoxification de la 4-MO chez les végétaux. Comme la 4‑MO provoque une expression accrue des gènes PIN2 et PIN3 facilitant la libération d’auxine mais n’a aucun effet sur le gène TIR1 codant le récepteur de l’auxine et le gène YUCCA1 essentiel à la synthèse de l’auxine, il semble que c’est la redistribution de l’auxine, davantage que sa synthèse, qui intervient directement ou indirectement dans la ramification des racines induite par la 4‑MO.

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