Genetics of nodulation in Aeschynomene evenia uncovers new mechanisms of the rhizobium-legume symbiosis

Johan Quilbé; Léo Lamy; Laurent Brottier; Philippe Leleux; Joel Fardoux; Ronan Rivallan; Thomas Benichou; Rémi Guyonnet; Manuel Becana; Irene Villar; Olivier Garsmeur; Bárbara Hufnagel; Amandine Delteil; Djamel Gully; Clémence Chaintreuil; Marjorie Pervent; Fabienne Cartieaux; Mickaël Bourge; Nicolas Valentin; Guillaume Martin; Loïc Fontaine; Gaëtan Droc; Alexis Dereeper; Andrew Farmer; Cyril Libourel; Nico Nouwen; Frederic Gressent; Pierre Mournet; Angélique D’hont; Eric Giraud; Christophe Klopp; Jean-François Arrighi

doi:10.1101/2020.11.26.399428

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Genetics of nodulation in Aeschynomene evenia uncovers new mechanisms of the rhizobium-legume symbiosis

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Genetics of nodulation in Aeschynomene evenia uncovers new mechanisms of the rhizobium-legume symbiosis

Johan Quilbé, Léo Lamy, Laurent Brottier, Philippe Leleux, Joel Fardoux, Ronan Rivallan, Thomas Benichou, Rémi Guyonnet, Manuel Becana, Irene Villar, …

27/11/2020

DOI: https://doi.org/10.1101/2020.11.26.399428

Résumé

Among legumes (Fabaceae) capable of nitrogen-fixing nodulation, several Aeschynomene spp. use a unique symbiotic process that is independent of Nod factors and infection threads. They are also distinctive in developing root and stem nodules with photosynthetic bradyrhizobia. Despite the significance of these symbiotic features, their understanding remains limited. To overcome such limitations, we conducted genetic studies of nodulation in Aeschynomene evenia , supported by the development of a genome sequence for A. evenia and transcriptomic resources for 10 additional Aeschynomene spp. Comparative analysis of symbiotic genes substantiated singular mechanisms in the early and late nodulation steps. A forward genetic screen also showed that AeCRK , coding a novel receptor-like kinase, and the symbiotic signaling genes AePOLLUX, AeCCamK, AeCYCLOPS, AeNSP2 and AeNIN , are required to trigger both root and stem nodulation. This work demonstrates the utility of the A. evenia model and provides a cornerstone to unravel new mechanisms underlying the rhizobium-legume symbiosis.

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Détails

Titre: Genetics of nodulation in Aeschynomene evenia uncovers new mechanisms of the rhizobium-legume symbiosis
Créateurs - sans rôle: Johan Quilbé - Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes
Léo Lamy - Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement
Laurent Brottier - Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement
Philippe Leleux - Institut de Recherche pour le Développement
Joel Fardoux - Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes
Ronan Rivallan - Université de Montpellier
Thomas Benichou - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement
Rémi Guyonnet - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement
Manuel Becana - Estación Experimental de Aula Dei
Irene Villar - Estación Experimental de Aula Dei
Olivier Garsmeur - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement
Bárbara Hufnagel - Université de Montpellier, Institut des Sciences des Plantes de Montpellier - IPSiM
Amandine Delteil - Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement
Djamel Gully - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement
Clémence Chaintreuil - Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes
Marjorie Pervent - Institut de Recherche pour le Développement
Fabienne Cartieaux - Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes
Mickaël Bourge - Institut de Biologie Intégrative de la Cellule
Nicolas Valentin - Centre National de la Recherche Scientifique
Guillaume Martin - Genetic Improvement and Adaptation of Mediterranean and Tropical Plants
Loïc Fontaine - Biologie et Génétique des Interactions Plante-Parasite
Gaëtan Droc - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement
Alexis Dereeper - Diversité, adaptation et développement des plantes
Andrew Farmer - National Center for Genome Resources
Cyril Libourel - Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales
Nico Nouwen - Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement
Frederic Gressent - Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes
Pierre Mournet - Université de Montpellier
Angélique D’hont - Université de Montpellier
Eric Giraud - Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes
Christophe Klopp - Génétique Physiologie et Systèmes d'Elevage
Jean-François Arrighi - Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes
Identifiants: 99153386009311
Unité académique: Institut des Sciences des Plantes de Montpellier - IPSiM
Langue: English
Type de ressource: Working paper
Champs locaux: hal-03030658