Insights into the regulation of nitrogen fixation in pea nodules: lessons from drought, abscisic acid and increased photoassimilate availability

Nitrogen fixation in legume nodules has been shown to be very sensitive to drought and other environmental constraints. It has been widely assumed that this decline in nitrogen fixation was a consequence of an increase in the so-called oxygen diffusion barrier and a subsequent impairment to bacteroid respiration. However, it has been recently shown that nitrogen fixation is highly correlated with nodule sucrose synthase (SS) activity under drought and other environmental stresses. Whether this correlation reflects a causative relationship or not has not been proven yet. The evidence presented here suggests that SS controls nitrogen fixation under mild drought conditions. However, nitrogen fixation cannot be enhanced only by increasing glycolytic flux, as under these conditions nodules become oxygen limited. Abscisic acid also induces a decline in nitrogen fixation that is independent of SS. The overall results suggest the occurrence of a complex regulation of nodule nitrogen fixation involving, at least, both carbohydrate and oxygen fluxes within the nodule. glycolytic flux / nitrogen / nodules / metabolism regulation Rsum -Vers la connaissance de la rgulation de la fixation d'azote par les nodosits des lgumineuses : enseignements tirs de la scheresse, de l'acide abscissique et de l'accroissement de la disponibilit des photo-assimilats. La fixation d'azote par les nodosits des lgumineuses est trs sensible la scheresse ainsi qu'aux autres contraintes environnementales. Il tait gnralement suppos que la diminution de la fixation d'azote tait due un renforcement de la barrire la diffusion de l'oxygne dans les nodosits qui entrane une diminution de la respiration des bactrodes. Cependant, il a t montr rcemment que la fixation de l'azote est fortement corrle l'activit de la saccharose synthase (SS) des nodosits de plants soumis la scheresse ou d'autres contraintes environnementales. Que cette corrlation corresponde une relation causale ou non, n'a pas encore t prouv. Les rsultats prsents ici suggrent que la SS peut contrler la fixation d'azote dans des conditions de scheresse peu svres. Cependant, la fixation de l'azote ne peut pas tre accrue seulement par l'augmentation du flux de glucides vers les nodosits, car dans ces conditions l'oxygne devient un facteur limitant. Par ailleurs, l'acide abscissique induit galement une limitation de la fixation d'azote indpendante de la SS. L'ensemble des rsultats exprimentaux suggre ainsi l'existence d'un systme complexe de rgulation de la fixation d'azote qui dpend la fois des flux de glucides et d'oxygne dans les nodosits.