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PHYLLOSYM

ASSOCIATIONS SYMBIOTIQUES DANS LA PHYLLOSPHERE

Nous nous intéressons aux interactions entre les bactéries et leurs plantes hôtes. Le microbiote joue un rôle essentiel au bon développement et à la santé des plantes, mais les mécanismes de recrutement de microorganismes mutualistes sont encore mal compris.

 

C’est particulièrement le cas pour la phyllosphère, l’ensemble des organes aériens qui comprend les feuilles, fleurs, fruits et tiges. Des données récentes montrent que certaines espèces végétales ont acquis le moyen de domestiquer des bactéries et de garantir leur transmission héréditaire lors de symbioses foliaires à nodosités.

 

Nous utilisons ce modèle pour découvrir quels sont les caractères et mécanismes qui permettent la reconnaissance de symbiotes à la surface de la feuille, dans le but de faciliter la découverte des processus qui guident le recrutement du microbiote en agriculture.

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THÈMES DE RECHERCHE

Evolution des symbioses foliaires

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Certaines espèces végétales de Rubiacées et Primulacées forment des associations pérennes avec des bactéries, souvent visibles sous la forme de galles ou d'excroissances dans les feuilles (Figure, reproduction de Pinto-Carbó et al., 2018, doi:10.1016/j.pbi.2018.01.001).

Fait rare chez les plantes, les bactéries symbiotiques semblent être transmises verticalement par les graines, et être nécessaires au développement normal des plantes hôtes. Malgré leur découverte au début du XXe siècle, le rôle des bactéries symbiotiques et leur signification écologique étaient alors inconnus. Nous avons démontré au cours de ces dernières années que les bactéries symbiotiques produisent de copieuses quantités de métabolites secondaires ayant des propriétés insecticides ou allélopathiques, probablement jouant un rôle dans la protection de la plante hôte. L'équipe continue à étudier ces associations binaires entre bactéries symbiotiques et plantes à fleurs, qui offrent un modèle incomparable pour l’étude de l’évolution des associations bénéfiques entre bactéries endophytes et leurs hôtes. 

Publications de l'équipe sur ce thème:

  • Pinto-Carbó, M., Gademann, K., Eberl, L., and Carlier, A. 2018. “Leaf Nodule Symbiosis : Function and Transmission of Obligate Bacterial Endophytes.” Ed. Sebastian Schormack and Caroline Gutjahr. Current Opinion in Plant Biology 44: 23–31.

  • Pinto-Carbó, M., Sieber, S., Dessein, S., Wicker, T., Verstraete, B., Gademann, K., Eberl, L., and Carlier, A*. Evidence of horizontal gene transfer between obligate leaf nodule symbionts. 2016. ISME J. 10(9):2092– 2105.

  • Crüsemann, M.; Reher, R.; Schamari, I.; Brachmann, A.; Ohbayashi, T.; Kuschak, M.; Malfacini, D.; Seidinger, A.; Pinto-Carbó, M.; Reuter, T.; Kehraus, S.; Hallab, A.; Mergaert, P.; Kikuchi, Y.; Schäberle, T, Fleischmann, B., Kostenis, E., Wenzel, D., Müller, C., Piel, J, Carlier, A., Eberl, L., König, G. Heterologous expression, biosynthetic studies and ecological function of the selective Gq-signaling inhibitor FR900359. 2018. Angewandte Chemie Intl. Ed. (3):836–840.  

  • Carlier, A., Fehr, L., Pinto-Carbó, M., Schäberle, T., Reher, R., Dessein, S., König, G., and Eberl, L. 2016. “The Genome Analysis of Candidatus Burkholderia Crenata Reveals That Secondary Metabolism May Be a Key Function of the Ardisia Crenata Leaf Nodule Symbiosis.” Environmental Microbiology 18 (8): 2507–2522.


La symbiose modèle Dioscorea sansibarensis/Orrella dioscoreae

Contrairement aux symbioses foliaires des Primulacées et Rubiacées qui sont difficiles à manipuler au laboratoire, la la symbiose entre l'espèce d'igname sauvage Dioscorea sansibarensis et la bactérie Orrella dioscoreae offre un système expérimental idéal pour comprendre le recrutement de fonctions symbiotiques dans la phyllosphère. L'équipe établit des méthodes novatrices pour la manipulation du cycle symbiotique afin de mieux comprendre les bases de la spécificité entre plantes et bactéries extracellulaires dans la phyllosphère.

 

 Publications récentes de l'équipe sur ce thème:

  • Bram Danneels, Juan Viruel, Krista Mcgrath, Steven B. Janssens, Nathan Wales, Paul Wilkin, Aurelien Carlier*. Patterns of transmission and horizontal gene transfer in the Dioscorea sansibarensis leaf symbiosis revealed by whole-genome sequencing. Current Biology. (2021). https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.03.049. 

  • De Meyer, F., Danneels, B., Acar, T. et al. Adaptations and evolution of a heritable leaf nodule symbiosis between Dioscorea sansibarensis and Orrella dioscoreae. ISME J 13, 1831–1844 (2019). https://doi.org/10.1038/s41396-019-0398-8

Collaborations

 

Nos principales collaborations sont avec Leo Eberl, University of Zurich (CH); Paul Wilkin, Kew Botanical Garden (UK); Steven Janssens (Meise Botanical Garden, BE); Max Crüsemann and Gabriele König (Bonn University, DE). Nous maintenons aussid'étroites collaborations avec le Laboratory of Microbiology de l'université de Gand (BE, chair Prof. Peter Vandamme). 

Financements en cours

 

Notre recherche est possible grâce au soutien de:

  • Projet INRAE SPE Camessym (2019-2022)

  • Projet ANR PHYLLOSYM (2019-2022)

  • Chaire "Junior" du LabEx TULIP (2019-2024)

Opportunities

Niveau Master et plus:

Nous sommes à la recherche d'étudiants motivés à soutenir aux concours de bourses de thèse (Ecole doctorale SEVAB, TULIP Graduate school); ou de docteurs envisageant une candidature pour une bourse post-doctorale (par ex. MCSA).

Nous sommes toujours à la recherche de jeunes chercheurs motivés pour des stages de Master 1 et 2.  

Si vous avez un projet en tête, contactez Aurélien Carlier (voir page "Membres") pour plus d'information.

Anciens membres

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Au LIPME:

  • Sarah Ranty-Roby (2019-2021)

  • Dr. Olivier Coen (postdoc 2020-2021)

  • Adrien Javois (Master student 2021)

  • Tim Stralla (Master 1 student 2020)

A LM-UGent:

  • Dr. Shanshan Qi (PhD student 2017-2021)

  • Mathijs Deprez (Master student 2020)

  • Youness Assoued (Master student 2018)

  • Diete Van Steenbergen (Master student 2017)

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MEMBRES

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