Cell biology of aquaporins in rice (Oryza sativa L.)
Biologie cellulaire des aquaporines chez le riz (Oryza sativa L.)
Résumé
As molecular players involved into the water transport through biological membranes, aquaporins (AQPs) have a role and are regulated in stress response. They were deeply investigated in plants and particularly in rice. Using functional genetic approach, we generated 5 transgenic rice lines based on Nipponbare cultivar, by overexpressing a single AQP in fusion with a fluorescent marker; among them, 3 plasma membrane AQPs (OsPIP1;1, OsPIP2;4, OsPIP2;5) fused with GFP and 2 tonoplast AQPs (OsTIP1;1 and OsTIP2;2) fused with mCherry. Their subcellular localizations in resting condition were investigated. In rice, OsPIP isoforms showed typical homogeneous labelling of the plasma membrane, whereas OsTIP isoforms were observed localized in the tonoplast with a typical labelling of intracellular invaginations that skirted the nucleus. The behaviors of plasma membrane AQPs were tested in salt and drought stress-mimicked-conditions. Abiotic stresses triggered a re-localization of plasma membrane AQPs and salt stress enhanced endocytosis process of OsPIP2;5 in rice root cells. Overexpressing such transgenes did not seem to affect the plant morphology and showed no beneficial effects for grain yield in both non-stress and stress conditions. We took more focus on the contribution of AQPs in rice root water transport in link with root morphology. AQPs contributed a relative high percentage of water transport in whole root system (44-58%) and seemed to contribute more in primary roots rather than in lateral roots.
En tant qu’acteurs moléculaires impliqués dans le transport d’eau au travers des membranes biologiques, les aquaporines (AQP) jouent un rôle et sont régulées en réponse à des stress. Ils sont soumis à d’intenses recherches, en particulier chez le riz. En utilisant une approche de génomique fonctionnelle, nous avons généré 5 lignées transgéniques de riz dans le fond génétique Nipponbare, en sur-exprimant des AQP uniques fusionnées à un marqueur fluorescent ; parmi celles-là, figurent trois AQP de la membrane plasmique (OsPIP1;1, OsPIP2;4, OsPIP2;5) fusionnées à la GFP et deux AQP de la membrane tonoplastique (OsTIP1;1 and OsTIP2;2) fusionnées à la mCherry. Leurs localisations subcellulaires en condition contrôle ont été observées. Chez le riz, les isoformes OsPIP présentaient un marquage homogène typique de la membrane plasmique, tandis que les isoformes OsTIP ont été trouvées avec un marquage des invaginations intracellulaires qui entourent le noyau, typique du tonoplaste. Le comportement des AQP de la membrane plasmique a été testé en conditions de stress salin et osmotique. Les stress abiotiques ont provoqué une relocalisation des AQP et le stress salin a augmenté l’endocytose de l’isoforme OsPIP2;5 dans les cellules de la racine. Par ailleurs, la sur-expression de tels transgènes ne semblait pas affecter la morphologie des plantes et ne conférait pas un effet bénéfique sur la production de graines, aussi bien en condition contrôle que stressée. Enfin, nous nous sommes focalisés sur la contribution des AQP dans la racine de riz en relation avec la morphologie racinaire. Nous avons trouvé que les AQP contribuaient à un pourcentage relativement important dans le transport de l’eau dans la racine entière (44-58%) et que cette contribution semblait plus importante dans les racines primaires que latérales.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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