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Subrahmaniam, Jaishree. Identification des bases génétiques de la coopération plante-plante chez la plante modèle Arabidopsis thaliana

Subrahmaniam, Jaishree (2020). Identification des bases génétiques de la coopération plante-plante chez la plante modèle Arabidopsis thaliana.

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Résumé en francais

Malgré l'importance des interactions plante-plante dans le fonctionnement des écosystèmes naturels et des agro-écosystèmes, les études sur les interactions plante-plante ont encore deux lacunes importantes à combler, à savoir (i) la génétique associée à la variation naturelle des interactions plante-plante et (ii) l'importance relative des interactions positives au sein des espèces végétales. Après avoir rédigé deux revues faisant un état de l'art sur chacune de ces lacunes, j'ai décidé de m'intéresser à l'étude des bases génétiques adaptatives des interactions plante-plante positives chez Arabidopsis thaliana à deux échelles géographiques. Pour cela, j'ai adopté une approche interdisciplinaire entre génétique quantitative, écologie et génétique d'association pangénomique. Dans un premier temps, sur la base d'une expérience réalisée sur un terrain expérimental conçue pour étudier la variation naturelle des interactions génotype-génotype entre 52 populations naturelles de la région Midi-Pyrénées, j'ai identifié deux stratégies contrastées d'interactions positives, à savoir la coopération entre apparentés (kin cooperation) et la surproduction (overyielding). La variation naturelle des interactions positives entre ces populations était principalement associée à des facteurs écologiques biotiques variant à une fine échelle spatiale, tels que la présence de bactéries commensales ou l'indice de Shannon des communautés végétales dans les habitats natifs. Par ailleurs, les QTL associés à la variation des interactions positives sont significativement enrichis en signatures génomiques d'adaptation locale. Dans un deuxième temps, à partir d'une expérience en serre basée sur 195 accessions collectées dans une population locale française située dans une communauté végétale très diversifiée et compétitive, nous avons révélé l'existence de certaines combinaisons génotypiques où chaque accession bénéficie réciproquement de la présence de l'autre accession, résultant en une stratégie de 'super overyielding'. De manière intéressante, nous avons trouvé que les accessions coopératives étaient génétiquement très différenciées au niveau des QTL associés à cette stratégie, ce qui soutient l'hypothèse des 'gènes de compatibilité' comme étant à la base de cette stratégie de 'super overyielding'. Finalement, aux deux échelles géographiques, nous avons identifié que la variation naturelle des interactions positives étaient associées à une prédominance de fonctions génétiques liées au métabolisme, ce qui pourrait s'expliquer par leurs rôles potentiels dans (i) le recrutement de microbiotes similaires par deux plantes ayant le même génotype pour expliquer la coopération entre apparentés, et (ii) l'alimentation croisée complémentaire de métabolites pour expliquer la surproduction. La prochaine étape est sans aucun doute le clonage des gènes candidats pour identifier les associations causales, ce qui pourrait permettre de commencer à avoir un aperçu du paysage génétique et moléculaire associé aux interactions positives chez A. thaliana.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Roux, Fabrice
Roby, Dominique
Ecole doctorale:Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (SEVAB)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes (LIPM), UMR 2594
Mots-clés libres :Variation intraspécifique - Interactions genotype-genotype - Coopération avec bénéfices réciproques - Kin cooperation - Overyielding - Adaptation locale - Agents écologiques sélectifs - Génétique d'association
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :16 Oct 2020 10:35