New strategy for plant improvement productivity under stress conditions via a better control of cell cycle

Le stress salin est l'un des principaux facteurs environnementaux limitant la croissance des plantes et entraînant des pertes de rendement des cultures céréalières. Il est ainsi impératif de développer des variétés plus tolérantes à la salinité afin d’augmenter leurs rendements et assurer la sécurité alimentaire. La voie signalétique reliant la perception du stress salin à la réponse cellulaire, encore peu connue, a été abordée ici par l’étude des protéines RSS1-like conservées chez les plantes. La protéine RSS1 (Rice Salt Sensitive 1) du riz joue un rôle primordial dans la tolérance au stress salin en agissant à l’interface entre la perception des stress et le contrôle du développement et de la division dans les méristèmes. Lors de ce travail, l'homologue de RSS1 nommé TdRL1 (Triticum durum RSS-Like 1) a été isolé à partir de la variété tunisienne de blé dur “Oum Rabiaa“. Nous avons démontré que TdRL1 porte les motifs D et DEN-Box conservés impliqués dans la régulation post-traductionnelle de la protéine. En outre nous avons apporté la preuve que TdRL1 est l’homologue fonctionnel de RSS1 puisqu'il est capable de complémenter le mutant de perte de fonction rss1, hypersensible au stress salin. En outre, l’expression hétérologue de TdRL1 améliore la tolérance au stress salin chez la levure ainsi que chez Arabidopsis et ce par l’augmentation du pouvoir germinatif et la réduction de l’accumulation des espèces oxygénées réactives. Nos études cytologiques ont montré que la protéine TdRL1 est cytoplasmique en interphase et se localise au niveau des microtubules kinétochoriens pendant la mitose. Remarquablement, TdRL1 change de localisation cellulaire sous stress salin et montre une accumulation partielle dans le noyau, soulignant le caractère multifonctionnel de cette protéine dans la réponse au stress salin. L’ensemble des données suggère que sous contrainte saline, TdRL1 joue un rôle dans la régulation du cycle cellulaire en relation avec le réseau microtubulaire. L‘étude de la famille RSS1-like multifonctionnelle permettra ainsi d’aborder de nouvelles voies de recherche pour la création variétale de blé plus résilientes aux stress de l'environnement.Salt stress is one of the main environmental factors limiting plant growth and yield in cereal crops. It is therefore imperative to develop varieties more tolerant to salt stress in order to increase yield and ensure food security. The signaling pathway linking salt stress perception to cellular response was addressed here by studying RSS1-like proteins in plants. RSS1 (Rice Salt Sensitive 1) protein plays an important role in salt stress tolerance. It acts at the interface of stress perception and developmental control and division in meristems. During this work, the RSS1 counterpart named TdRL1 (Triticum durum RSS-Like 1) was isolated from the durum wheat Tunisian variety "Oum Rabiaa". We have demonstrated that TdRL1 carries the conserved D and DEN-Box motifs involved in the post-translational regulation of the protein. In addition, we show that TdRL1 is the functional homologue of RSS1 since it was able to complement the loss-of-function mutant rss1, hypersensitive to salt stress. In addition, heterologous expression of TdRL1 enhances salt stress tolerance in yeast and in Arabidopsis by increasing germination and reducing the accumulation of reactive oxygen species. Our cytological studies have shown that the TdRL1 protein is cytoplasmic in interphase and is localized at the spindle during mitosis. Remarkably, TdRL1 changes its subcellular localization under salt stress treatment and shows a partial accumulation in the nucleus, highlighting the multifunctional nature of this protein during salt stress response. Our data suggest that under salt stress, TdRL1 plays a role in the regulation of the cell cycle in relation with the microtubule network. Pursuing the study of RSS1-like multifunctional proteins will open up new research areas for the creation of wheat varieties that are more resilient to environmental stresses