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Huang, Baowen. Investigating the function of class D MADS-box genes in tomato fruit development

Huang, Baowen (2017). Investigating the function of class D MADS-box genes in tomato fruit development.

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Résumé en francais

Les facteurs de transcription de type MADS-box représentent des acteurs de premier plan des réseaux de régulation du développement des fleurs et des fruits. Parmi ces régulateurs, la classe D est formée par des régulateurs apparentés aux protéines AGAMOUS qui ont été décrites pour leur implication dans le développement de l'ovule, de la graine et du funicule. On recense deux gènes MADS-box de classe D dans le génome de la tomate: Sl-AGL11 et Sl-MBP3. Des études d'expression par qPCR ont montré que les deux gènes étaient exprimés lors du développement précoce du fruit, mais dans des territoires distincts. Sl-MBP3 est plutôt exprimé dans le placenta et le gel loculaire tandis que Sl-AGL11 est davantage exprimé dans la graine. Ces profils d'expression distinctifs ont été confirmés et affinés grâce à des lignées de tomates exprimant le gène GUS sous le contrôle des promoteurs Sl-MBP3 et Sl-AGL11. Ainsi dans les lignées pSl-MBP3 ::GUS le signal GUS se concentre dans le gel loculaire tandis que les lignées pSl-AGL11 ::GUS le signal est restreint à l'embryon et l'albumen de la graine . Le rôle fonctionnel des gènes Sl-AGL11 et Sl-MBP3 a été alors exploré grâce à différentes lignées de tomate sur-exprimant ou sous-exprimant les deux gènes MADS-box. La surexpression de Sl-AGL11 engendre des modifications spectaculaires de la structure des fleurs et des fruits, notamment la conversion des sépales en organes charnus capables de mûrir sous le contrôle de l'éthylène. Ces lignées présentent aussi une hypertrophie du placenta au détriment de l'espace loculaire, un ramollissement extrême des tissus qui survient prématurément bien avant le mûrissement. De plus, la teneur en amidon et en sucre des sépales et fruits est considérablement accrue. Une analyse transcriptomique par RNA-seq des sépales et des fruits sur-exprimant Sl-AGL11 a mis en évidence l'ampleur de la reprogrammation métabolique induite par l'expression ectopique de Sl-AGL11, laquelle affecte principalement les gènes de la photosynthèse et les gènes de la paroi. La surexpression de Sl-MBP3 aboutit à des phénotypes similaires à ceux observés avec Sl-AGL11, mais de manière plus modérée. La sous-expression de Sl-AGL11 par une approche RNA interférence n'a pas permis de mettre en évidence de phénotypes clairs, à l'exception d'une légère réduction de la taille des graines. A contrario, la répression ciblée de Sl-MBP3 engendre un défaut de différentiation du gel loculaire résultant en une absence de 'jus' accompagnée d'une augmentation de la fermeté des fruits. La répression simultanée de Sl-AGL11 et Sl-MBP3 aboutit elle aussi à l'absence de gel loculaire et à des fruits plus fermes, mais engendre aussi des phénotypes additionnels tel que la réduction de la taille des fruits et des graines ainsi qu'une altération de leur capacité germinative. L'ensemble de ces résultats suggère qu'en plus de leur implication dans la mise en place de la graine, les deux facteurs MADS de classe D de tomate régulent le développement précoce du fruit. En particulier, le gène Sl-MBP3 semble avoir acquis au cours de l'évolution un rôle additionnel en devenant un régulateur majeur de la différentiation du tissu loculaire.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Bouzayen, Mondher
Li, Zhengguo
Ecole doctorale:Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (SEVAB)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire Génomique et Biotechnologie des Fruits, UMR 990 INRA/INPT-ENSAT
Mots-clés libres :Tomate - MADS - Facteur de transcription - Développement du fruit charnu - Différentiation tissulaire
Sujets :Biotechnologies, agronomie
Déposé le :13 Feb 2018 10:21