1. Coumarin accumulation and trafficking in Arabidopsis thaliana : a complex and dynamic process
- Author
-
Arnaud Hecker, Geneviève Conejero, Nicolas Rouhier, Linnka Lefebvre-Legendre, Frédéric Gaymard, Elodie Sylvestre-Gonon, Marie Barberon, Kevin Robe, Christian Dubos, Fei Gao, Sonia Hem, Esther Izquierdo, Valérie Rofidal, Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes (BPMP), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Plateforme d'histocytologie et d'imagerie cellulaire végétale (PHIV), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Department of Botany and Plant Biology, University of Geneva, Interactions Arbres-Microorganismes (IAM), Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Department of Botany and Plant Biology, ANR-17-CE20-0008,MOBIFER,Dynamique de la sécrétion de coumarines dans le sol, un processus développé par les plantes pour améliorer la nutrition en fer(2017), ANR-10-INBS-0004,France-BioImaging,Développment d'une infrastructure française distribuée coordonnée(2010), and University of Geneva [Switzerland]
- Subjects
0106 biological sciences ,0301 basic medicine ,Arabidopsis thaliana ,Physiology ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,esculin ,Arabidopsis ,spectral imaging ,Plant Science ,Root hair ,coumarin ,Plant Roots ,01 natural sciences ,03 medical and health sciences ,chemistry.chemical_compound ,iron ,PDR9 ,Coumarins ,scopolin ,Scopoletin ,[SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology ,heterocyclic compounds ,Rhizosphere ,biology ,Arabidopsis Proteins ,fungi ,fraxin ,food and beverages ,Xylem ,Subcellular localization ,biology.organism_classification ,Cell biology ,030104 developmental biology ,chemistry ,Fraxetin ,Scopolin ,010606 plant biology & botany - Abstract
International audience; Iron (Fe) is a major micronutrient and is required for plant growth and development. Nongrass species have evolved a reduction-based strategy to solubilize and take up Fe. The secretion of Fe-mobilizing coumarins (e.g. fraxetin, esculetin and sideretin) by plant roots plays an important role in this process. Although the biochemical mechanisms leading to their biosynthesis have been well described, very little is known about their cellular and subcellular localization or their mobility within plant tissues. Spectral imaging was used to monitor, in Arabidopsis thaliana, the in planta localization of Fe-mobilizing coumarins and scopolin. Molecular, genetic and biochemical approaches were also used to investigate the dynamics of coumarin accumulation in roots. These approaches showed that root hairs play a major role in scopoletin secretion, whereas fraxetin and esculetin secretion occurs through all epidermis cells. The findings of this study also showed that the transport of coumarins from the cortex to the rhizosphere relies on the PDR9 transporter under Fe-deficient conditions. Additional experiments support the idea that coumarins move throughout the plant body via the xylem sap and that several plant species can take up coumarins present in the surrounding media. Altogether, the data presented here demonstrate that coumarin storage and accumulation in roots is a highly complex and dynamic process.
- Published
- 2020
- Full Text
- View/download PDF