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1. Lipo-chitooligosaccharides as regulatory signals of fungal growth and development

Author

Tomás Allen Rush, Virginie Puech-Pagès, Adeline Bascaules, Patricia Jargeat, Fabienne Maillet, Alexandra Haouy, Arthur QuyManh Maës, Cristobal Carrera Carriel, Devanshi Khokhani, Michelle Keller-Pearson, Joanna Tannous, Kevin R. Cope, Kevin Garcia, Junko Maeda, Chad Johnson, Bailey Kleven, Quanita J. Choudhury, Jessy Labbé, Candice Swift, Michelle A. O’Malley, Jin Woo Bok, Sylvain Cottaz, Sébastien Fort, Verena Poinsot, Michael R. Sussman, Corinne Lefort, Jeniel Nett, Nancy P. Keller, Guillaume Bécard, and Jean-Michel Ané

Subjects
Science
Abstract

Lipo-chitooligosaccharides (LCOs) are signaling molecules produced by certain bacteria and fungi that establish symbiotic relationships with plants. Here, the authors show that LCOs are produced also by many other, non-symbiotic fungi, and regulate fungal growth and development.

Published
2020
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2. Lipo-chitooligosaccharides as regulatory signals of fungal growth and development

Author

Candice L. Swift, Arthur QuyManh Maes, Nancy P. Keller, Cristobal Carrera Carriel, Kevin Garcia, Guillaume Bécard, Joanna Tannous, Quanita J. Choudhury, Jean-Michel Ané, Michelle A. O’Malley, Junko Maeda, Jin Woo Bok, Michelle Keller-Pearson, Tomás Allen Rush, Patricia Jargeat, Virginie Puech-Pagès, Sylvain Cottaz, Michael R. Sussman, Fabienne Maillet, Jeniel E. Nett, Adeline Bascaules, Jessy Labbé, Kevin R. Cope, Alexandra Haouy, Bailey Kleven, Véréna Poinsot, Chad J. Johnson, Sébastien Fort, Corinne Lefort, Devanshi Khokhani, Fort, Sébastien, University of Wisconsin-Madison, Oak Ridge National Laboratory [Oak Ridge] (ORNL), UT-Battelle, LLC, Evolution des Interactions Plantes-Microorganismes, Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (LRSV), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Metatoul - Agromix, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-MetaboHUB-MetaToul, Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (IMRCP), Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Evolution et Diversité Biologique (EDB), Laboratoire des Interactions Plantes Microbes Environnement (LIPME), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), South Dakota State University (SDSTATE), North Carolina State University [Raleigh] (NC State), University of North Carolina System (UNC), The University of Tennessee [Knoxville], University of Georgia [USA], University of California [Santa Barbara] (UC Santa Barbara), University of California (UC), Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales (CERMAV), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Interactions Microbiennes dans la Rhizosphère et les Racines, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-MetaToul-MetaboHUB, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, University of California [Santa Barbara] (UCSB), University of California, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), MetaToul Agromix, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-MetaboHUB-MetaToul, MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Fluides, Energie, Réacteurs, Matériaux et Transferts (FERMAT), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), BIBAC - Chimie analytique et interactions biomolécules - matière molle biomimétique (BIBAC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Université de Toulouse (UT), and ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017)

Subjects
0301 basic medicine, Hypha, Science, General Physics and Astronomy, Oligosaccharides, Chitin, 02 engineering and technology, Biology, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Article, Microbiology, Microbial ecology, 03 medical and health sciences, Fungal biology, Pseudohyphal growth, Symbiosis, Ascomycota, Mycorrhizae, Spore germination, [SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM], Cellular microbiology, Fungal ecology, lcsh:Science, [SDV.BBM.BC] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM], [SDV.MP.MYC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Mycology, Chitosan, Multidisciplinary, Ecology, Phylum, Basidiomycota, Fatty Acids, fungi, Fungi, General Chemistry, Spores, Fungal, 021001 nanoscience & nanotechnology, biology.organism_classification, [SDV.MP.MYC] Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Mycology, Spore, 030104 developmental biology, lcsh:Q, 0210 nano-technology, Bacteria, Rhizobium, Signal Transduction
Abstract

Lipo-chitooligosaccharides (LCOs) are signaling molecules produced by rhizobial bacteria that trigger the nodulation process in legumes, and by some fungi that also establish symbiotic relationships with plants, notably the arbuscular and ecto mycorrhizal fungi. Here, we show that many other fungi also produce LCOs. We tested 59 species representing most fungal phyla, and found that 53 species produce LCOs that can be detected by functional assays and/or by mass spectroscopy. LCO treatment affects spore germination, branching of hyphae, pseudohyphal growth, and transcription in non-symbiotic fungi from the Ascomycete and Basidiomycete phyla. Our findings suggest that LCO production is common among fungi, and LCOs may function as signals regulating fungal growth and development., Lipo-chitooligosaccharides (LCOs) are signaling molecules produced by certain bacteria and fungi that establish symbiotic relationships with plants. Here, the authors show that LCOs are produced also by many other, non-symbiotic fungi, and regulate fungal growth and development.

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2020
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3. The Medicago truncatula LysM receptor‐like kinase LYK9 plays a dual role in immunity and the arbuscular mycorrhizal symbiosis

Author

Christine Le Signor, Emilie Amblard, Chrystel Gibelin-Viala, Christophe Jacquet, Adeline Bascaules-Bedin, Maxime Bonhomme, Kirankumar S. Mysore, Magali Garcia, Virginie Puech-Pagès, Clare Gough, Judith Fliegmann, Jiangqi Wen, Laboratoire des interactions plantes micro-organismes (LIPM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Evolution des Interactions Plantes-Microorganismes, Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (LRSV), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Metatoul - Agromix, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-MetaToul-MetaboHUB, Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Noble Research Institute, Agroécologie [Dijon], Université de Bourgogne (UB)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement, Universite Paul Sabatier, National Science Foundation : DBI-0703285 and IOS-1127155, INRA, CNRS, ANR-14-CE18-0008,NICE CROPS,Bio-stimulateurs chitiniques naturels pour une agriculture durable(2014), ANR-10-LABX-0041,TULIP,Towards a Unified theory of biotic Interactions: the roLe of environmental(2010), ANR-11-INBS-0010,METABOHUB,Développement d'une infrastructure française distribuée pour la métabolomique dédiée à l'innovation(2011), Laboratoire d'Excellence' LABEX entitled TULIP : ANR-10-LABX-41, French Agence Nationale de la Recherche 'NICE CROPS' project : ANR-14-CE18-0008-02, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)

Subjects
0106 biological sciences, 0301 basic medicine, Rhizophagus irregularis, Physiology, plant defence, Plant Immunity, Oligosaccharides, Chitin, Plant Science, Fungus, Aphanomyces, 01 natural sciences, Microbiology, [SDV.GEN.GPL]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Plants genetics, 03 medical and health sciences, Symbiosis, Aphanomyces euteiches, Gene Expression Regulation, Plant, Mycorrhizae, Medicago truncatula, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Amino Acid Sequence, Glomeromycota, Pathogen, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Plant Proteins, Oomycete, Chitosan, [SDV.GEN]Life Sciences [q-bio]/Genetics, biology, chitooligosaccharide, fungi, LysM receptor-like kinase, food and beverages, biology.organism_classification, symbiosis, 030104 developmental biology, Mutation, 010606 plant biology & botany
Abstract

International audience; Plant -specific lysin-motif receptor-like kinases (LysM-RLKs) are implicated in the perception of N-acetyl glucosamine-containing compounds, some of which are important signal molecules in plant-microbe interactions. Among these, both lipo-chitooligosaccharides (LCOs) and chitooligosaccharides (COs) are proposed as arbuscular mycorrhizal (AM) fungal symbiotic signals. COs can also activate plant defence, although there are scarce data about CO production by pathogens, especially nonfungal pathogens. We tested Medicago truncatula mutants in the LysM-RLK MtLYK9 for their abilities to interact with the AM fungus Rhizophagus irregularis and the oomycete pathogen Aphanomyces euteiches. This prompted us to analyse whether A. euteiches can produce COs. Compared with wild-type plants, Mtlyk9 mutants had fewer infection events and were less colonised by the AM fungus. By contrast, Mtlyk9 mutants were more heavily infected by A. euteiches and showed more disease symptoms. Aphanomyces euteiches was also shown to produce short COs, mainly CO II, but also CO III and CO IV, and traces of CO V, both ex planta and in planta. MtLYK9 thus has a dual role in plant immunity and the AM symbiosis, which raises questions about the functioning and the ancestral origins of such a receptor protein.

Published
2019
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4. The Ectomycorrhizal Fungus Laccaria bicolor Produces Lipochitooligosaccharides and Uses the Common Symbiosis Pathway to Colonize Populus Roots

Author

Nathaniel Schleif, Steven H. Strauss, Emmeline Fung, Sara S. Jawdy, Heike Bücking, Jessy Labbé, Edward Steigerwald, Fabienne Maillet, Tomás Allen Rush, Virginie Puech-Pagès, Kimberly G. Schnell, Kevin R. Cope, Muthusubramanian Venkateshwaran, Junko Maeda, Jean-Michel Ané, Cathleen Ma, Kevin Garcia, Guillaume Bécard, Jonathan Setzke, Patricia Jargeat, Yunqian Wang, Adeline Bascaules, Thomas B. Irving, University of Wisconsin-Madison, Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (LRSV), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Oregon State University (OSU), Oak Ridge National Laboratory [Oak Ridge] (ORNL), UT-Battelle, LLC, South Dakota State University (SDSTATE), Laboratoire des interactions plantes micro-organismes (LIPM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Evolution et Diversité Biologique (EDB), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Interactions Microbiennes dans la Rhizosphère et les Racines, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Evolution des Interactions Plantes-Microorganismes, Metatoul - Agromix, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-MetaboHUB-MetaToul, Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), United States Department of Agriculture (USDA) : 2017-67014-26530 WIS01695, National Science Foundation (NSF) : DGE-1256259, United States Department of Energy (DOE) : DE-SC0018247, National Science Foundation (NSF) : 1546742, 1331098, Tree Genomics and Biosafety Cooperative at Oregon State University, NSF Center for Advanced Forestry Systems : 1238305, Plant-Microbe Interfaces Scientific Focus Area in the Genomic Science Program, Office of Biological and Environmental Research in the DOE, Office of Science, United States Department of Energy (DOE) : DE-AC05-00OR22725, ANR-14-CE18-0008,NICE CROPS,Bio-stimulateurs chitiniques naturels pour une agriculture durable(2014), ANR-10-LABX-0041,TULIP,Towards a Unified theory of biotic Interactions: the roLe of environmental(2010), ANR-11-INBS-0010,METABOHUB,Développement d'une infrastructure française distribuée pour la métabolomique dédiée à l'innovation(2011), Erist, Montpellier, Appel à projets générique - Bio-stimulateurs chitiniques naturels pour une agriculture durable - - NICE CROPS2014 - ANR-14-CE18-0008 - Appel à projets générique - VALID, Towards a Unified theory of biotic Interactions: the roLe of environmental - - TULIP2010 - ANR-10-LABX-0041 - LABX - VALID, Développement d'une infrastructure française distribuée pour la métabolomique dédiée à l'innovation - - METABOHUB2011 - ANR-11-INBS-0010 - INBS - VALID, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-MetaToul-MetaboHUB, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), MetaToul Agromix, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-MetaboHUB-MetaToul, MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), and Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)

Subjects
0106 biological sciences, 0301 basic medicine, Lipopolysaccharides, MESH: Signal Transduction, [SDV]Life Sciences [q-bio], Plant Science, Fungus, Biology, Root hair, Photosynthesis, MESH: Plant Roots / microbiology, 01 natural sciences, MESH: Lipopolysaccharides / chemistry, [SDV.BV.BOT] Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics, Laccaria, 03 medical and health sciences, Symbiosis, Laccaria bicolor, MESH: Calcium / metabolism, Mycorrhizae, Botany, MESH: Populus / metabolism, Colonization, MESH: Gene Expression Regulation, Plant, MESH: Mycorrhizae / physiology, Research Articles, [SDV.MP.MYC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Mycology, Lateral root, fungi, Cell Biology, [SDV.EE.IEO] Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Symbiosis, 15. Life on land, [SDV.BV.BOT]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics, biology.organism_classification, [SDV.MP.MYC] Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Mycology, MESH: Laccaria / metabolism, 030104 developmental biology, Populus, MESH: Symbiosis / physiology, Actinorhizal plant, 010606 plant biology & botany, [SDV.EE.IEO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Symbiosis
Abstract

International audience; Mycorrhizal fungi form mutualistic associations with the roots of most land plants and provide them with mineral nutrients from the soil in exchange for fixed carbon derived from photosynthesis. The common symbiosis pathway (CSP) is a conserved molecular signaling pathway in all plants capable of associating with arbuscular mycorrhizal fungi. It is required not only for arbuscular mycorrhizal symbiosis but also for rhizobia-legume and actinorhizal symbioses. Given its role in such diverse symbiotic associations, we hypothesized that the CSP also plays a role in ectomycorrhizal associations. We showed that the ectomycorrhizal fungus Laccaria bicolor produces an array of lipochitooligosaccharides (LCOs) that can trigger both root hair branching in legumes and, most importantly, calcium spiking in the host plant Populus in a CASTOR/POLLUX-dependent manner. Nonsulfated LCOs enhanced lateral root development in Populus in a calcium/calmodulin-dependent protein kinase (CCaMK)-dependent manner, and sulfated LCOs enhanced the colonization of Populus by L. bicolor. Compared with the wildtype Populus, the colonization of CASTOR/POLLUX and CCaMK RNA interference lines by L. bicolor was reduced. Our work demonstrates that similar to other root symbioses, L. bicolor uses the CSP for the full establishment of its mutualistic association with Populus.

Published
2019
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