Transport et régulation de et par l'azote dans les parties aériennes: bases moléculaires de la nutrition foliaire azotée – SNUp-Reg

La fertilisation foliaire est une pratique agricole très répandue. Malgré que l’impact positif de cette pratique sur les cultures soit largement reconnu, les mécanismes moléculaires qui pilotent la perception et le transport de nutriments minéraux et organiques au niveau de la surface foliaire sont largement inconnus. L’azote (N) est un nutriment majeur, qui influence la croissance et le rendement des plantes cultivées. L’urée et le nitrate sont les deux formes majeures d’azote utilisées en fertilisation foliaire. A présent, les bases moléculaires de la perception et du transport au niveau des racines de différentes molécules azotées sont largement étudiées. Au contraire, il n’existe à l’état actuel aucune information concernant i) l’implication de transporteurs spécifiques pour l’absorption foliaire d’urée et nitrate, ii) l’implication de gènes responsables de leur perception au niveau des surfaces des feuilles et de la régulation de leur absorption. Le projet SNUp-Reg est un programme exploratoire, qui se pose comme but de découvrir les éléments moléculaires qui pilotent la perception et le transport au niveau foliaire de deux principales formes d’azote organique et minérale. A ces fins, des approches de physiologie moléculaires, de transcriptomique, et de génétique seront combinées utilisée sur l’espèce modèle Arabidopsis thaliana. Dans un premier temps, nous caractérisons la cinétique et la dynamique de l’absorption foliaire et de l’allocation dans la plante d’urée et du nitrate. Nous réaliserons des expériences d’absorption au niveau des feuilles, auxquelles on apportera des solutions marquées à l’isotope 15N. On investiguera entre autre le rôle des stomates et de la cuticule dans le processus d’absorption. Dans un deuxième temps, nous réaliserons une analyse de la réponse transcriptomique à l’apport spécifique d’urée ou de nitrate et de la réponse à la combinatoire des deux molécules. Nous génèrerons et analyserons les réseaux géniques de régulation, pour en identifier les nœuds centraux. Dans un troisième temps, nous développerons une approche de génétique d’association, en étudiant la variabilité naturelle associées à l’acquisition par les feuilles d’urée et nitrate dans 223 différentes accessions d’Arabidopsis. Ainsi, nous rechercherons des loci associés à l’acquisition d’azote par les feuilles. Nous combinerons dans une innovante approche intégrative les données transcriptomiques et de génétique d’association pour prioriser des gènes candidats pour l’amélioration de l'utilisation des nutriments foliaires azotés. La fonction des gènes candidats sera validée dans l’espèce modèle, via des approches de génétique reverse et d’imagerie en temps réel. Pour finir, un transfert fonctionnel vers le blé dur sera réalisé, dans le but d’en évaluer l’impact sur des caractères agronomiques.
A la fin du projet SNUp-Reg nous devrions obtenir une liste de gènes candidats, validés pour leur rôle dans la perception et l’absorption d’urée et nitrate dans les feuilles d’Arabidopsis et de blé dur et un modèle fonctionnel de leur transport et allocation de la surface des feuilles au reste de la plante. Les résultats obtenus auront un réel potentiel pour le transfert i) vers des contextes agronomiques et ii) vers d’autres macro et micro nutriments clé dans la fertilisation foliaire.
Nous sommes convaincus que le projet SNUp-Reg produira des résultats qui auront un fort impact sur la communauté scientifique, provoquant une réorientation du champ de recherche de la nutrition des plantes, des racines vers les feuilles. Sur le long terme, les connaissances générées via la recherche dans ce domaine pourront être utilisées pour une gestion plus durable de la fertilisation, mais aussi pour le développement de variétés plus efficaces dans l’utilisation des nutriments.