Agronomie 23 (2003) 519-528
DOI: 10.1051/agro:2003024

A macro-array-based screening approach to identify transcriptional factors involved in the nitrogen-related root plasticity response of Arabidopsis thaliana

Timothy J. Tranbarger^{a, b}, Yves Al-Ghazi^a, Bertrand Muller^c, Bernard Teyssendier de la Serve^a, Patrick Doumas^a and Bruno Touraine<sup>a, b

a</sup>  Laboratoire de Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes, UM2/INRA/Agro-M/CNRS UMR 5004, place Viala, 34060 Montpellier Cedex 1, France
^b  Present address: Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes, UM2/CIRAD/IRD/INRA/Agro-M UMR 1063, Université Montpellier II, C.C. 002, place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier Cedex 05, France
^c  Laboratoire d'Écophysiologie des Plantes sous Stress Environnementaux, INRA/Agro-M, place Viala, 34060 Montpellier Cedex 1, France

(Received 25 July 2002; accepted 29 April 2003)

Abstract
We examined changes in the root architecture and morphology of Arabidopsis thaliana grown on vertically-oriented agar plates containing 0.1, 0.5 or 10 mM KNO ₃, or 0.5 mM KNO ₃ supplemented with 5 mM glutamine or asparagine. The roots of 14-day-old plants grown with 10 mM KNO ₃ had the least number and length of lateral roots (LR) in contrast to plants grown on the other nitrogen sources. NO ₃^- inhibited LR development at a stage after the initiation of primordia and before emergence of the LR. To identify the regulatory genes involved in the root response, we constructed a macro-array that contained 126 putative transcriptional factor ESTs to analyze their expression profiles. Expression patterns in roots or shoots of plants grown on different N sources indicated that only a limited number of genes responded. The highest level of variation in expression was obtained when comparing the roots of plants supplied with 10 mM versus 0.5 mM NO ₃^-.

Résumé
Utilisation de macro-arrays pour identifier des facteurs de transcription impliqués dans la réponse de plasticité racinaire à l'azote chez Arabidopsis thaliana. Des plantes d'Arabidopsis thaliana sont cultivées dans des boîtes de Pétri verticales, sur un milieu gélosé où l'azote est apporté sous forme de KNO ₃ 0,1, 0,5 ou 10 mM, ou de KNO ₃ 0,5 mM additionné de glutamine ou d'asparagine 5 mM. Le traitement KNO ₃ 10 mM correspond aux plus faibles nombre et longueur de racines latérales. Leur développement est inhibé à un stade postérieur à l'initiation des primordia et antérieur à leur émergence. Des membranes Nylon (macro-arrays) contenant 126 EST de facteurs de transcription potentiels sont construites afin d'identifier des gènes régulateurs impliqués dans cette réponse d'architecture racinaire. L'analyse des profils d'expression dans les racines et les parties aériennes de plantes cultivées sur les différentes sources d'azote indiquent que les gènes répondant aux traitements sont peu nombreux, et que la plus forte variation est obtenue lorsque l'on compare les traitements KNO ₃ 10 mM et KNO ₃ 0,5 mM.

Key words: gene expression / lateral root / macro-array / nitrogen / root architecture / transcription factor

Mots clés : expression génétique / racine latérale / macro-array / azote / architecture racinaire / facteur de transcription

Correspondence and reprints: Bruno Touraine email: touraine@univ-montp2.fr

Communicated by Philippe Hinsinger (Montpellier, France)

© INRA, EDP Sciences 2003