Physiological, genetic and molecular characterization of nitrogen storage (VSP) in Cichorium intybus. Consequences on the morphological and sanitary quality of chicory
Caractérisation physiologique, génétique et moléculaire de la mise en réserve de l’azote (VSP) chez Cichorium intybus (endive). Conséquences sur la qualité morphologique et sanitaire du chicon
Résumé
An approach combining plant physiology, genetics and molecular biology allowed us to characterize the protein reserves of witloof chicory (Cichorium intybus l. ) and to study the effect of nitrogen supply during the vegetative growth on nitrogen storage in the tuberized root and on Belgium endive (chicon) quality.
The first part of the work consisted in identifying a 17 kDa vegetative storage protein (VSP) in the tuberized root and characterizing it at the biochemical and molecular levels. The study of the regulation of VSP expression by nitrate indicates that nitrogen limitation during the vegetative phase delays the accumulation of the storage protein and alters its remobilization during forcing. Furthermore, the VSP protein and/or its messenger are present in rootlets, veins and leaf blades. In addition, the protein shows high homology with several allergens and PR proteins. These results suggest that the VSP protein is a temporary and long-term nitrogen reserve and may have a role in plant defense responses. In a second step, we showed that nitrogen fertilization during the vegetative phase strongly influences the morphological and sanitary quality of chicon. Our results indicate that this effect is genotype dependent, the four lines studied being divided into two groups according to their sensitivity to nitrate. These two groups were confirmed by genetic and physiological characterization of the lines. The root molecules responsible for the effect of nitrogen on endive quality were investigated. Carbon metabolism is not involved in the nitrate signal transduction pathway. Nitrogen metabolism differed strongly between lines. However, no strict correlation between root nitrogen compounds and the quality level obtained could be established. The role of nitrogen compounds as developmental regulatory signals thus seems to be questioned.
Une démarche combinant physiologie, génétique et biologie moléculaire, nous a permis de caractériser les réserves protéiques de la chicorée-endive (Cichorium intybus l. ) et d’étudier l'effet de l'azote sur la qualité des chicons. La première partie du travail a consisté à mettre en évidence une protéine de stockage VSP (vegetative storage protein) de 17 kDa dans la racine tubérisée, puis à la caractériser au niveau biochimique et moléculaire. L’étude de la régulation de l'expression de la VSP par le nitrate indique qu'une limitation en azote pendant la phase végétative retarde l'accumulation de la protéine de stockage et altère sa remobilisation lors du forçage. Par ailleurs, la protéine VSP et/ou son messager sont présents dans les radicelles, les nervures et les limbes foliaires. De plus, la protéine manifeste une forte homologie avec plusieurs allergènes et protéines PR. Ces résultats suggèrent que la protéine VSP est une réserve azotée temporaire et à long terme et qu'elle pourrait avoir un rôle dans les réactions de défense de la plante. Dans un deuxième temps, nous avons montré que la fertilisation azotée pendant la phase végétative influence fortement la qualité morphologique et sanitaire du chicon. Nos résultats indiquent que cet effet est dépendant du génotype, les quatre lignées étudiées se repartissant en deux groupes selon leur sensibilité au nitrate. Ces deux groupes ont été confirmes par la caractérisation génétique et physiologique des lignées. Les molécules racinaires responsables de l'effet de l'azote sur la qualité de l'endive ont été recherchées. Le métabolisme du carbone n'intervient pas dans la voie de transduction du signal nitrate. Le métabolisme de l'azote diffère fortement entre les lignées. Cependant, aucune corrélation stricte entre les composés azotés racinaires et le niveau de qualité obtenu n'a pu être établie. Le rôle des composés azotés comme signaux de régulation du développement semble donc remis en cause.