On 14th – 17th April 2014, i.e. 25 years after the 1st international workshop on sulfur in plants, the 9th international workshop entitled “Sulfur Metabolism in Plants: Molecular Physiology and Ecophysiology of Sulfur”, will be held in Freiburg-Munzingen at Schloss Reinach. Several members of our department (theme 1) will be involved in this workshop.

9th Intl. Sulfur Workshop_First Announcement

The defense will be held the 13th January 2014 at 13H30 in Amphitheater 7, Faculté des Sciences, Boulevard des Aiguillettes, Vandoeuvre

Auxin control in poplar root development in response to the ectomycorrhizal fungus Laccaria bicolor

Root systems of host trees are known to establish the ectomycorrhizal (ECM) symbiosis with rhizospheric fungi. This mutualistic association leads to modifications of root development that including a stimulation of lateral host roots, and a modification in root growth. The phytohormone auxin (Indole-3-acetic acid, IAA) is known to regulate LRs formation and root growth. Our research focussed on auxin pathways in poplar root in response to L. bicolor.

In this study, our data showed that the poplar-Laccaria bicolor interaction leads to the arrest of LRs and adventitious root growth after two weeks of interaction. We also showed that this arrest is not regulated by the Hartig net. Differential auxin responses were analyzed by using an auxin-responsive DR5::GUS marker line and revealed a loss of auxin response in ECM roots. An oligoarray-based transcript profiling of poplar roots in contact with L. bicolor highlights a differential expression of auxin asociated genes in ECM. Measurement of auxin metabolite in ECM and in the free living partners revealed an IAA accumulation, an activation of the IPyA (Indol-3-Pyruvic Acid) dependant IAA biosynthesis pathway in both partners, as well as changes in IAA conjugation pathways in poplar and in IAA degradation pathways in L. bicolor. Our findings illustrate the impact of L. bicolor colonization on root auxin metabolism and response, and also suggest a role of auxin as! a signal in the formation of ECM and in the regulation of ECM function.

In parallel, PtaPIN9 function analysis in response to L. bicolor has been performed. PtaPIN9 immunolocalization in poplar roots showed similar localization to AtPIN2 in epidermis cells. Transgenic lines having a modification in PtaPIN9 expression, did not formed new LRs in respond to L. bicolor. In ECM roots, the loss of PtaPIN9 signal is observed but modifications of PtaPIN9 expression did not modify the root growth arrest and the Hartig net formation.

These results show major changes in auxin associate pathways in poplar root by the symbiotic fungus L. bicolor, during the formation of the mycorrhiza root. Our results offer perspectives on the role of auxin in root development and in the context plants-microbes interactions.

Keywords: Root architecture, Auxin, Mycorrhiza, Lateral root, Root growth, Poplar, Laccaria bicolor

Contrôle de l’auxine dans les modifications du développement racinaire du peuplier en réponse au champignon ectomycorhizien, Laccaria bicolor

Le système racinaire des arbres peut établir des symbioses ectomycorhiziennes (ECM) avec des champignons rhizosphériques. La mise en place de la symbiose est accompagnée d’une stimulation de la formation des racines latérales (RLs), et d’une modification de la croissance racinaire. Ces processus développementaux conduisent à la formation de racines courtes typiques des ECMs. Il a été montré que l’auxine est une phytohormone clef dans la formation des RLs ainsi que dans la croissance racinaire. Notre projet s’est focalisé sur l’étude de la régulation des voies de l’auxine dans la racine de peuplier en réponse à L. bicolor.

Dans cette étude, nous avons mis en évidence un arrêt de croissance des RLs et des racines adventives du peuplier Populus tremula x P. alba, après deux semaines de co-culture avec L. bicolor. De plus, nous avons aussi montré que cet arrêt n’est pas conditionné par la présence du réseau de Hartig. Une analyse de l’expression globale des gènes de peuplier dans la mycorhize a été réalisée au cours de la formation de la mycorhize. Cette analyse, couplée à des observations du gradient auxinique via le patron d’expression du promoteur DR5, montre que la signalisation auxinique est affectée dans l’organe symbiotique. La quantification de l’auxine (acide indole 3-acétique, AIA) et des métabolites associés a permis de mettre en évidence un envir! onnement symbiotique riche en auxine dans la mycorhize, qui pourrait expliquer les modifications de la signalisation auxinique. De plus, un changement de la conjugaison et de la dégradation de l’AIA est détecté dans la racine, ainsi qu’une dégradation de l’AIA dans les hyphes de L. bicolor.

En parallèle, une analyse fonctionnelle de PtaPIN9, un orthologue de AtPIN2, responsable du transport basipète de l’auxine à l’apex racinaire chez Arabidopsis thaliana, a été réalisée au cours de la mycorhization avec L. bicolor. L’immunolocalisation de PtPIN9 dans les racines de peuplier a montré une localisation similaire à AtPIN2, dans les cellules épidermiques. Les lignées transgéniques ayant une modification de l’expression de ce gène ne répondent pas à L. bicolor en terme de stimulation de RLs. Dans les racines mycorhizées, PtaPIN9 n’est plus observée, mais les modifications de l’expression de PtaPIN9 ne modifient ni l’arrêt de croissance racinaire, ni la formation du réseau de Hartig.

Ces résultats montrent des modifications majeures des voies de l’auxine du peuplier par le champignon symbiotique L. bicolor. Cette étude ouvre des perspectives sur la compréhension du rôle de l’auxine dans le développement racinaire ainsi que dans le contexte des interactions plantes-microorganismes.

Mots-clés : Architecture racinaire, Auxine, Mycorhize, Racines latérales, croissance racinaire, Peuplier, Laccaria bicolor

Sébastien Duplessis today received the 2nd Research Award of the Région Lorraine for his work on genomics of tree-fungi interactions. The awards ceremony was held at the Regional Council of Lorraine in Metz. Three other winners from the INRA Centre of Nancy-Lorraine were awarded in the category PhD Award.

Sébastien Duplessis a reçu aujourd’hui le 2^e Prix régional du Chercheur de la Région Lorraine pour ses travaux sur la génomique des interactions arbres – champignons. La cérémonie de remise des prix a eu lieu au Conseil Régional de Lorraine à Metz. Trois autres lauréats du Centre Inra de Nancy-Lorraine ont été primés dans la catégorie Prix de la thèse.

Plus d’infos sur le site du Centre Inra de Nancy-Lorraine

The defense will take place on Thursday, November 14, 2013 at 13:30 in the amphitheater 16 (first cycle) at the University of Science and Technology from Nancy.

 Identifying targets of fungal effectors in the ectomycorrhizal symbiosis Laccaria bicolor-Populus trichocarpa

Friday seminar will be given by Fabien Baldacci-Cresp from Bruxelle University. Fabien will present his PhD thesis work:

“”(Homo)glutathione importance in Plant-Root-Knot nematode interaction”. The seminar will be in french with slides in english and held in the LGEF meeting room.

Several IAM members will present their results obtained through the project “Systruf” during a meeting devoted to the ecology of truffle held the 21th-23th October at Montpellier. 

The defense will be held the 31th october 2013 at 9H00 in Amphitheater 7, Faculté des Sciences, Boulevard des Aiguillettes, Vandoeuvre

Abstract:

Phanerochaete chrysosporium is a forest fungus being part of saprophytic organisms able to recycle dead organic matter. Thanks to the excretion of numerous wood decaying enzymes, and especially lignin peroxidases, this fungus is able to break down plant material including lignin, a complex polymer of phenolic compounds. Lignin removal allows the release of other wood components such as cellulose and hemicellulose, which can be further used in paper industry or to produce second generation bioethanol. The structure of intermediates and products from lignin decomposition is close to that of numerous pollutants making P. chrysosporium biotechnologically interesting for bioremediation purposes. Moreover, the fungus has to deal with more or less toxic compounds created by degradation mechanisms. It thus developed a detoxification pathway involving enzymes including cytochrome P450 monooxygenases and glutathione transferases (GST). Ure2p enzymes belong to an extended GST class in Phanerochaete genus as well as in other saprophytic basidiomycetes. Their study based on phylogenetic, biochemical, structural and transcriptomic approaches provides a better understanding of evolution mechanisms of a class of enzymes potentially subject to strong selection selection pressure.

Keywords: saprophytic fungi, wood degradation, glutathione transferases, xenobiotics, detoxification, evolution

Résumé:

Phanerochaete chrysosporium est un champignon forestier faisant partie des organismes saprophytes capables de recycler la matière organique morte. Grâce à l’excrétion de nombreuses enzymes de dégradation, en particulier des lignine peroxydases, il est capable de décomposer la matière végétale dont la lignine, un polymère complexe de composés phénoliques très résistant. L’élimination de la lignine permet la libération des autres composants du bois tels que la cellulose et l’hémicellulose qui peuvent être utilisés dans l’industrie papetière ou pour la production de bioéthanol de deuxième génération. La structure des intermédiaires et produits de dégradation de la lignine est souvent proche de celle de nombreux polluants, d’où l’intérêt biotechnologique de P. chrysosporium dans les processus de bioremédiation. Cependant, les systèmes de dégradation engendrent des composés plus ou moins toxiques pour le champignon et contre lesquels il doit faire face. C’est pourquoi il a développé un système de détoxication impliquant des enzymes telles que les cytochrome P450 monooxygénases ou encore les glutathion transférases (GST). Les Ure2p forment une classe de GST étendue chez Phanerochaete et d’autres basidiomycètes saprophytes. Leur étude par des approches phylogénétiques, biochimiques, structurales et transcriptomiques a permis de mieux comprendre les mécanismes d’évolution que peut subir une classe d’enzymes potentiellement soumises à une forte pression de sélection.

Mots clés : champignons saprophytes, dégradation du bois, glutathion transférases, xénobiotiques, détoxication, evolution

The defense will be held the 3th october 2013 at 9H30 in Amphitheater 7, Faculté des Sciences, Boulevard des Aiguillettes, Vandoeuvre

Diversity and composition of fungi and oomycete communities in beech forest in relation to climatic and edaphic variables: from the stand to the continent 

Forest soils are heterogeneous habitats full of microorganisms. In particular, the filamentous eukaryotes (fungi and oomycetes) exhibit a huge diversity and play essential functions in the dynamic and sustainable growth of the forest ecosystem. However, their diversity and their distribution are poorly known; thus, so are the structuring factors of these microbial communities. The main goals were: (i) use a high-throughput pyrosequencing to study soil microbial communities at a broad geographical scale, and particularly to validate its use for the study of soil forest Pythiaceae communities, (ii) study the diversity and structure of fungal and Pythiaceae communities at several spatial scales, (iii) identify possible climatic and edaphic variables structuring these communities and (iv) estimate the possible response of these microbial communities to climatic variation. A pilot study was undertaken at the stand scale. Then, two additional studies were carried out along environ! mental gradients at the regional and continental scales. The use of the pyrosequencing technique was found appropriate for the fungal communities, but difficulties arose in studying the Pythiaceae community. At the stand scale, results suggested the soil to be a valuable substitute for the roots to access the ectomycorrhizal richness and composition using pyrosequencing. The results along the broad scale gradients suggested that fungal richness may not be affected by climate warming but that the composition would be. Moreover, our work indicated that soil pH is a major factor explaining fungal community composition. The main conclusions are still to be confirmed and deeper knowledge of the response of different fungal phylum, or family, would be required. The detection and thus the diversity estimation of the Pythiaceae in forest soil remains a current challenge.

Diversité et composition des communautés de champignons et d’oomycètes de hêtraies, en relation avec des facteurs climatiques et édaphiques : de la parcelle au continent 

Les sols forestiers sont des habitats hétérogènes, véritables réservoirs de microorganismes. Parmi ces microorganismes, les eucaryotes filamenteux (champignons et Pythiacées) sont très divers et jouent un rôle important dans le fonctionnement et la durabilité des écosystèmes forestiers. Leur diversité et leur répartition spatiale à différentes échelles sont encore peu connues et les facteurs qui sous-tendent cette dispersion sont encore peu étudiés. Aussi, les objectifs étaient (i) d’exploiter le séquençage haut-débit pour des études d’écologie microbienne à large échelle et valider son application aux communautés de Pythiacées en milieu forestier, (ii) de décrire ces communautés microbiennes, en termes de diversité et de structure, à différentes échelles spatiales (locale, régionale et continentale), (iii) de caractériser les variables biotiques et abiotiques structurant ces communautés et (iv) d’évaluer la réponse éventuelle de! s communautés aux variations climatiques.Une première étude pilote à l’échelle de la parcelle a été suivi de deux études à grande échelle spatiale le long de gradients environnementaux. Des gradients d’altitude et un gradient latitudinal, à l’échelle continentale, ont été utilisés comme gradient climatique. L’étude préliminaire a donc validé l’utilisation du pyroséquençage pour les communautés fongiques, et en particulier pour les espèces ectomycorhiziennes, et apporté des éléments pour établir une méthodologie d’échantillonnage couplée à cette technique. L’application de ces outils moléculaires à l’étude des communautés de Pythiacées reste à optimiser. Les résultats obtenus sur les communautés fongiques telluriques suggèrent que dans l’hypothèse d’un réchauffement climatique, la richesse fongique ne serait pas directement affectée mais la composition des communautés le serait. La composition des communautés fo! ngiques est également fortement liée au pH du sol. Ces résultats sont à affiner en étudiant plus en détail divers groupes taxonomiques et écologiques en lien avec des variables climatiques plus précises. Par ailleurs, de nombreuses perspectives sont envisageables pour améliorer la détection des Pythiacées dans les sols forestiers, qui reste un challenge en écologie microbienne.

Mots clés: champignons, mycorhizes, Pythophthora, Fagus sylvatica, gradient, temperature, pH, pyroséquençage