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CD : Manipulation de l'immunité et de la nutrition de l'arbre par des effecteurs produits par des champignons endophytes et mycorrhiziens associés aux racines

Offre de thèse

CD : Manipulation de l'immunité et de la nutrition de l'arbre par des effecteurs produits par des champignons endophytes et mycorrhiziens associés aux racines

Date limite de candidature

05-06-2024

Date de début de contrat

01-10-2024

Directeur de thèse

FOURREY Claire

Encadrement

L'état d'avancement des travaux hebdomadaire se fera en présence des deux directrices de thèse. Les trois premiers mois de la thèse seront consacrés à une analyse bibliographique sur le sujet et la co-construction du projet de thèse. Les formations requises et manquantes au candidat pour mener à bien le projet seront listées et des plans de financement proposés le cas échant. La personne recrutée bénéficiera de l'accueil et de l'accompagnement prévue par l'école doctorale. Elle participera aux journal clubs de l'équipe animés par les doctorants et post-doctorants, aux lab-meetings, aux réunions hebdomadaires en visio-conférence avec nos collègues américains pour le projet Plant-Microbes Interfaces (PMI). Des fonds nécessaires pour permettre à la personne recrutée de présenter ses résultats de recherche à des conférences nationales et internationales sont également prévues. La personne recrutée sera aussi encouragée à postuler pour obtenir de l'aide financière (sociétés savantes, ex LABEX…) pour participer à ces conférences.

Type de contrat

Enseignement supérieur

école doctorale

SIReNa - SCIENCE ET INGENIERIE DES RESSOURCES NATURELLES

équipe

ECOGENOMIQUE DES INTERACTIONS

contexte

Forests and tree plantations provide ecosystem services (timber and wood energy, carbon sequestration, water purification and biodiversity reservoirs), but are threatened by climate change, which is increasing tree mortality and reducing the success of forest plantations. Tree root microbiota are considered to be an extension of tree genomes, and have the particularity of exhibiting a high degree of plasticity, being highly dynamic and having a greater capacity to adapt to environmental variations and disturbances than the host tree1. Poplar and its associated microbes are one of the most extensively studied perennial plant systems2,3, as poplar is one of the few tree species capable of interacting with the full range of mutualistic fungi: endomycorrhizal fungi, ectomycorrhizal fungi (ECM) and endophytes. Moreover, endophytes and ECM fungi make up the bulk of the Populus root mycobiome in many natural ecosystems4. Dominant in boreal and temperate forests, where it is necessary for mineral nutrition and tree growth5,6, ectomycorrhizal symbiosis is well characterized. In comparison, and despite their diversity and potential contribution to tree growth and productivity7, the ways in which endophytic fungi interact with their host and their physiological importance are largely unknown8. The stability of the root microbiota is dictated by environmental conditions, microbe-microbe interactions and the control of the host immune system9. As root-associated micro-organisms, endophytic fungi and ECM are confronted with plant immune responses10 and must mitigate these in order to colonize the root system effectively, without over-colonising11,12. For example, control by ECM fungi of the jasmonic acid signaling pathway via JAZ (JA-mediated signaling pathway repressor) targeted by the fungal effector is a prerequisite for successful in planta growth11. At present, we do not have a detailed understanding of how plant immune responses and their manipulation by micro-organisms contribute to the balance between the ECM and endophytic fungi. We do not know if and how fungus-fungus interactions modify host physiology. These gaps in knowledge are particularly striking for long-lived perennial plants and are made more complex by the diversity of their mycobiome. The main questions we want to address with this PhD thesis are: What are the fungal effectors (proteins, small RNAs, metabolites) allowing endophytic and ECM colonization of roots? Are there common host hubs that plant-interacting fungi must control to colonize roots? How do fungi-fungi interactions modify fungal and host responses observed in binary interactions? Do these fungi compete or act in synergy? The objectives are to: 1) describe the set of fungal effectors, small RNA and metabolites from endophytic and ectomycorrhizal fungi required for root colonisation and mycobiota interaction; 2) characterize tree immune responses during root colonization by endophytic and ECM fungi. We hypothesize that 1) endophytic and ECM fungi use common toolkits (effectors such as small-secreted proteins, small RNAs) to interact with the plant immune system; 2) fungal effectors (SSPs) from different fungal guilds target the same plant immune system pathway hubs; 3) fungi interact with each other through effector proteins and metabolites and 4) poplar root cells trigger a common genetic toolkit supporting root colonization and symbiotic functions.

spécialité

Biologie et écologie des forêts et des agrosystèmes

laboratoire

IAM - Interactions Arbres Microrganismes

Mots clés

arbre, champignons bénéféiques (endophytes, ectomycorhiziens), mycobiote, croissance , immunité

Détail de l'offre

Les microorganismes associés aux racines des arbres contribuent à leur santé, croissance et résistance aux stress biotiques et abiotiques. Le peuplier et ses microorganismes associés constituent l'un des systèmes de plantes pérennes les plus étudiés, avec des génomes entièrement annotés et des outils existants pour manipuler la génétique et la physiologie à la fois de l'hôte et des microorganismes. Les champignons endophytes et ectomycorhiziens constituent la majeure partie du mycobiome racinaire du peuplier dans de nombreux écosystèmes naturels. L'établissement du microbiote racinaire du peuplier est un processus dynamique soumis à la sélection de l'hôte et aux interactions entre les micro-organismes. Le système immunitaire joue un rôle dans ce processus de sélection, en favorisant la stabilité de la composition du microbiome et en remodelant la dynamique écologique de ses membres. Toutefois, le degré de stabilité dépendra de l'interaction entre le contexte écologique, le développement du système immunitaire et les interactions microorganismes-microorganismes. Plus précisément, aucune étude n'a abordé la question de savoir si les champignons ectomycorhiziens et endophytes affectent les performances des arbres de manière antagoniste ou synergique et les conséquences fonctionnelles de l'équilibre ectomycorhizien-endophytes. En outre, nous n'avons pas de compréhension des mécanismes moléculaires (immunité, nutrition) qui régissent l'équilibre entre les champignons ectomycorhiziens et endophytes. Ces lacunes dans les connaissances sont particulièrement frappantes pour les plantes pérennes à longue durée de vie, telles que les peupliers, et sont compliquées par la diversité de mycobiote. Ce projet de doctorat contribuera à combler ces lacunes.

Keywords

tree, mutualistic fungi (endophtes, ectomycorrhizal), mycobiota, growth, nutrition

Subject details

Root-associated microbes contribute to tree health, growth and resistance to biotic and abiotic stresses. Populus spp. and associated microbes constitute one of the most studied perennial plant systems, with fully annotated genomes and existing tools to manipulate the genetics and physiology of both the host and its interacting-microbes. Endophytes and ectomycorrhizal fungi constitute the major fraction of Populus' root mycobiome in many natural ecosystems. The establishment of the Populus root microbiome is a dynamic process under the host selection and the interactions among microorganisms. One key genetic mechanism underlying host control is the immune system. It can promote stability in the composition of the microbiome by reshaping the ecological dynamics of its members. However, the degree of stability will depend on the interplay between ecological context, immune system development, and higher-order microbe-microbe interactions. More specifically, no studies addressed whether ectomycorrhizal and endophytic fungi affect antagonistically or synergistically trees' performances, neither the functional consequences of the ectomycorrhizal-endophytes balance. In addition, we lack knowledge on the molecular mechanisms (immunity and nutrition) contributing to the balance between ectomycorrhizal and endophytic fungi. These knowledge gaps are particularly striking for long-lived perennials, such as poplar trees, and are confounded by the diversity of their mycobiome. This PhD project will help to fill these knowledge gaps.

Profil du candidat

- Master en biologie végétale ou microbiologie avec un intérêt fort pour l'étude des interactions plantes-microorganismes (en particulier champignon).
- Une expérience en physiologie de l'arbre et/ou analyse de données -omiques sera un plus. – Capacité de travailler en équipe et d'investissement.
- Communication en anglais avec les autres membres du laboratoire et les échanges fréquents avec les collègues américains dans le cadre du projet Plant-Microbes Interfaces.

Les candidatures doivent contenir (1) un CV détaillé, (2) une lettre de motivation, (3) les notes de Master ou l'équivalent et une copie du diplôme si disponible, (4) deux lettres de recommandation du responsable de Master et du tuteur de votre stage de Master et (5) si disponible, un mémoire de stage de recherche et/ou une publication, etc.)
Le dossier de candidature complet doit être soumis via ADUM (https://adum.fr/) avec une copie à Claire Veneault-Fourrey (claire.veneault-fourrey@inrae.fr) et Annegret Kohler (annegret.kohler@inrae.fr). La date limite de dépôt des candidatures est fixée au 5 juin 2024.
Si votre candidature est retenue, vous serez contacté(e) pour un entretien le 27 juin (en personne ou à distance).

Candidate profile

- Master degree in Plant Sciences or Microbiology with a strong interest into plant-microbe interactions, molecular biology and -omics data.
- Experiences in plant (tree) physiology and/or omics analysis will be an advantage
- Communication in English is a pre-requisite with other members of the lab and with exchanges with ORNL (USA) colleagues are planned. Basic French is not a pre-requisite, despite it will make day-life easier.

Applications should contain (1) a detailed CV, (2) a cover letter describing their research interests and background, (3) Master's grades or equivalent and copy of diploma if available, (4) two letters of recommendation from the head of Master course and the tutor of your Master internship and (5) if available a your research internship thesis and/or publication, etc.). Full application must be submitted through ADUM (https://adum.fr/) with a copy to Claire Veneault-Fourrey (claire.veneault-fourrey@inrae.fr) and Annegret Kohler (annegret.kohler@inrae.fr). The deadline for applications is 5th June 2024.
If your application is selected, you will be contacted for an interview on 27th of June (either in person or remotely).

Référence biblio

1. Hacquard S. et al (2015) New Phytol. 10.1111/nph.13133
2. Cregger et al (2021) 10.1094/PBIOMES-01-20-0009-FI
3. Fracchia F et al. (2021) Env. Microbiol.10.1128/AEM.02541-20
4. Liao H-L et al. (2019) MPMI 10.1094/MPMI-05-18-0133-R
5. Mayerhofer Wet al. (2021). New Phytol. 10.1111/nph.17591
6. Bogar LM et al., (2022) New Phytol. 10.1111/nph.17871
7. Terhonen E. et al. (2019) Forests 10.3390/f10010042
8. Almario J. et al. (2022) New Phytol. 10.1111/nph.18061
9. Henry LP et al. (2023). Curr Opin Syst Biol. 10.1016/j.coisb.2023.100455
10. Yu K. et al. (2019).Plant, Cell, Env. 10.1111/pce.13632
11. Plett JM et al. (2014), PNAS 10.1073/pnas.1322671111
12. Wong-Bajracharya J et al. (2022) PNAS 10.1073/pnas.210352711