Analyse fonctionnelle de gènes impliqués dans la signalisation de l'ABA et la réponse au stress dans les graines d'Arabidopsis thaliana
Institution:
Paris, AgroParisTechDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Abscisic acid plays an essential role in limiting water loss from plants through the control of stomata aperture and the induction of a range of responses to water-‐‐deficit. During seed development ABA induces dormancy and desiccation tolerance as well as controlling germination, in particular in response to environmental constraints. Two approaches have been used to identify new factors involved in the hormonal control of germination and responses to environmental stimuli. The first consists of the identification of two genes defective in mutants affected in the hormonal control of germination, as well as water-deficit resistance in one mutant. Whole‐genome resequencing was used to identify the mutated genes. The first mutant, named xyl1-4, was isolated by its resistance to an inhibitor of gibberellin synthesis, and demonstrated the implication of xyloglucans (XyG) in germination control. In effect, the XYL1 locus encodes an α-xylosidase required for the maturation of XyG in the cell wall, through the trimming of xylose ramifications. Our results indicate that XYL1 plays a major role in the cell wall remodelling processes that control both embryo growth potential and the resistance of the endosperm during germination. The second mutant, has2, was selected in a screen for suppressor mutants of the excessive evapotranspiration on water deficit observed in the ABA biosynthesis mutant aba3-‐‐1 (Plessis et al., 2011). This mutant exhibits a range of germination phenotypes related to its sensitivity to environmental constraints, indicative of defects in hormone signalling. The HAS2 locus encodes a mitochondrial protein with PPR (pentatrico-peptide repeat) motifs that has previously been termed LOI1/MEF11. has2 mutant analysis showed the importance of mitochondrial respiration in plant tolerance to diverse stress and in germination processes. Finally we used a reverse genetic approach for the analysis of three mitochondrial sHSPs (small heat shock protein) in the response to abiotic stress; the germination phenotypes of single and multiple mutants for the HSP23.5, HSP23.6 and HSP26.5 genes were examined. This study has demonstrated the key role of HSP23.6 in the response to salt stress and the role of all three sHSPs in the control of evapotranspiration during water deficit.
Abstract FR:
L'acide abscissique (ABA) joue un rôle essentiel pour limiter la perte d'eau des plantes, grâce au contrôle du fonctionnement stomatique, et induire une large gamme de réponses de déficit hydrique. Au cours du développement de la graine, l'ABA induit la dormance et la tolérance à la dessiccation. Il intervient aussi dans le contrôle de la germination, notamment en réponse aux contraintes environnementales. Pour identifier de nouveaux acteurs du contrôle hormonal de la germination et de la réponse aux stimuli environnementaux, deux approches ont été utilisées. La première a consisté en l’identification de deux gènes dont les mutants sont affectés dans le contrôle hormonal de la germination et aussi, pour l’un d’entre eux, dans la tolérance au stress hydrique. Nous avons utilisé les techniques de séquençage profond pour identifier les gènes mutés. Le premier mutant, nommé xyl1-4, isolé pour sa tolérance à un inhibiteur de synthèse des gibbérellines, a permis de déterminer l’implication des xyloglucanes (XyG) dans le contrôle de la germination. En effet le locus XYL1 code pour une α-xylosidase pariétale impliquée dans la maturation des XyG, par clivage de résidus xylose qui composent leurs ramifications oligosaccharidiques. Nos résultats indiquent que XYL1 joue un rôle majeur dans les processus de remodelage de la paroi, qui contrôlent le potentiel de croissance de l’embryon et la résistance de l’albumen lors de la germination. Le second mutant, has2, a été sélectionné lors de la recherche de mutants suppresseurs des phénotypes d’évapotranspiration excessive du mutant de biosynthèse de l’ABA, aba3‐1 (Plessis et al., 2011). Il présente de nombreux phénotypes de sensibilité aux contraintes environnementales lors de la germination, impliquant des défauts de signalisation hormonale. Le locus HAS2 code une protéine mitochondriale à motifs PPR (pentatrico‐peptide repeat), déjà décrite sous les noms de LOI1/MEF11. L’analyse de ce mutant a permis ici de montrer l’importance de la respiration mitochondriale dans la tolérance à divers stress et le bon déroulement de la germination. Enfin, nous avons développé une démarche de génétique inverse pour analyser le rôle de trois protéines sHSP (small heat shock protein) mitochondriales dans la réponse aux stress abiotiques, en étudiant les défauts de germination des mutants simples et multiples des gènes HSP23.5, HSP23.6 et HSP26.5. Cette étude a mis en évidence le rôle majeur de HSP23.6 dans la réponse au stress salin et l’implication de ces trois protéines dans le contrôle de l’évaporation foliaire en réponse au déficit hydrique.