Implications des interactions noyaux cytoplasmes et de l’allopolyploidisation et sur l’expression phenotypique et genomique chez les agrumes
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Abstract EN:
Somatic hybridization by protoplast fusion is an important tool of citrus improvement programs. These strategies of ploidy manipulation raise new research questions regarding the phenotypic and genomic expression of citrus somatic hybrids. The objective of this thesis is (i) to determine the impact of nucleo-cytoplasmic interactions on the phenotype of diploid somatic hybrids (cybrids), particularly on criteria of fruit quality, and (ii) to analyze the inheritance of phenotypic characters under allotetraploidization in relation with possible neoregulation of genomic expression. The approach is (i) molecular (nuclear, chloroplastic and mitochondrial markers) and morphological description of parents with very contrasting phenotypic characters (mandarin Willow leaf and Eureka lemon) and their somatic hybrids diploid and tetraploid; (ii) qualitative and quantitative analysis of compounds involved in fruit quality (sugars, organic acids, aromas and carotenoids) by HPLC; (iii) an analysis of expression of genes involved in carotenoids biosynthesis by real-time PCR. This work is complemented by a global analysis of the transcriptome with a 20K cDNA microarray. Morphological and biochemical characterization of the cybrid WLM + EUR 2x has shown that the interaction between lemon-nucleus and mandarin-mitochondria affects very slightly the phenotype. However, leaf transcriptome analysis of the cybrid shows an alteration of expression profile of nuclear genes involved in a wide range of metabolic process. For the somatic allotetraploid hybrid most phenotypic characters showed dominance of one of the parent. Thus, there is dominance of lemon for the establishment of carotenoids content in fruit flesh, in relation with regulation of expression of genes in carotenoids biosynthetic pathway. The microarray analysis shows a relatively high frequency of non additivity of genomic expression correlated with frequently observed dominance in morphological and biochemical analysis.
Abstract FR:
L'hybridation somatique est une composante forte de l'amélioration des agrumes. Cette stratégie de manipulation de la ploïdie soulève de nouvelles questions de recherches sur l'expression du génome et l'hérédité des caractères chez les hybrides somatiques (HS) d'agrumes. L'objectif de ce travail de thèse est (i) de déterminer l'impact des interactions nucléo-cytoplasmiques sur l'élaboration du phénotype des HS diploïdes (cybrides), en particulier sur les critères de la qualité du fruit, et (ii) d'analyser 1 'hérédité des caractères dans le cadre de l' allotétraploïdisation en relation avec un éventuel reformatage de l'expression génomique. L'approche utilisée est (i) une description moléculaire (SSR nucléaires, chloroplastiques et mitochondriaux) et morphologique des variétés parents aux caractères phénotypiques très contrastés (le mandarinier Willow leaf et le citronnier Eureka) et de leurs HS diploïdes et tétraploïdes; (ii) des mesures qualitative et quantitative des composés de la qualité du fruit (les sucres, les acides organiques, les arômes et les caroténoïdes) par analyse HPLC; (iii) une analyse de l'expression des gènes de la voie de biosynthèse des caroténoïdes par PCR en temps réel. Ce travail est complété par une analyse globale du transcriptome par "microarray" ADNc de 20K. La caractérisation morphologique et biochimique du cybride a permis de montrer que l'interaction noyau-citronnier et mitochondrie-mandarinier affecte très peu le phénotype. En revanche, l'analyse du transcriptome des feuilles montre, chez le cybride, une modification des profils d'expression de gènes nucléaires dans une large gamme de processus métaboliques. Chez l'allotétraploïde, la majorité des caractères phénotypiques observés présente une dominance d'un des parents. L'analyse microarray met en évidence une fréquence relativement élevée de non additivité de l'expression génomique concordante avec les dominances observées aux niveaux morphologiques et biochimiques.