Étude cellulaire et moléculaire du développement racinaire chez le riz (Oryza sativa L. Cv Nipponbare) : criblage et caractérisation d'une collection de lignées d'insertion enhancer trap Gal4-UAS-GFP

par Julia Rebouillat

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire

Sous la direction de Jean-Christophe Glaszmann.

Soutenue en 2006

à Montpellier 2 .

mots clés

• Riz -- Méristèmes
• Riz -- Plantes -- Croissance

Résumé

Le riz est une des principales cultures vivrières mondiales. L'accroissement de la production de riz est indispensable pour assurer la sécurité alimentaire et la stabilité économiques de nombreux pays. C'est pourquoi l'amélioration variétale est essentielle à l'accroissement de la production de riz. Le système racinaire est la structure de la plante donnant accès aux ressources hydrominérales, aussi, une connaissance fine de son développement est indispensable. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux niveaux cellulaire et moléculaire du développement racinaire. Nous avons tout d'abord revisité les étapes de la mise en place du système racinaire, en nous focalisant sur le fonctionnement cellulaire du méristème apical racinaire chez le riz, et en le comparant à celui bien décrit d'Arabidospsis thaliana, plante modèle des dicotylédones. Ce référentiel met évidence des différences de structures et de fonctionnement importantes entre les deux plantes modèles des monocotylédones et des dicotylédones, soulignant ainsi l'intérêt d'étudier plus finement les mécanismes de mise en place des structures souterraines chez le riz. Nous avons ensuite établit une collection de lignées enhancer trap Gal4-UAS-GFP exprimant la GFP de manière spécifique, dans des cellules, tissus ou organes racinaires particuliers. Ces lignées aux divers marqueurs cellulaires pourront être utilisés pour des études développementales et physiologiques. Par ailleurs, nous avons affiné la méthode de criblage de ces lignées. L'observation in vivo de racine, via un microscope biphotonique, permet la visualisation au niveau cellulaire de sa structure interne, jusqu'à 200µm, et facilite la localisation précise du marqueur cellulaire. Enfin, nous avons initié l'étude de deux mutants qui i) exprimaient la GFP dans les zones méristématiques, et ii) possédaient un phénotype racinaire et/ou aérien suggérant une anomalie dans le fonctionnement des méristèmes.

Titre traduit

A cellular and molecular study of root development in rice (Oryza sativa L. Cv Nipponbare) : screening and characterisation of a library of Gal4-UAS-GFP enhancer trap lines

Résumé

Rice is one of the world's most important food crops. Increased production is essential to ensure the food security and economic stability of many countries. Crop improvement is therefore essential to achieve an increase in rice production. The root system allows the plant to access mineral and water resources and an accurate knowledge of its development is crucial. In this study, we were interested in root development at the cellular and molecular level. First of all, we revisited the steps in the establishment of the root system, focusing on cell fate at the root apical meristem in rice, comparing it with the well-described process in Arabidopsis thaliana, the model plant for dicotyledons. This comparison highlights the major differences in structure and function between the two model plants, underlining the importance of studying in greater detail the process of establishing the underground structures of rice. Next, we established a collection of Gal4-UAS-GFP enhancer trap lines that express GFP in specific root cells, tissues and organs. These lines expressing various cellular markers can be used for various developmental and physiological studies. In addition, we refined the method of screening these lines. Observation of roots in vivo, using a two-photonic microscope, allows their internal cell structure to be visualised down to 200µm and facilitates the precise location of cellular markers. Finally, we initiated the study of two mutants which i) express GFP in their meristematic zones and ii) show a root and/or shoot phenotype that suggests an anomaly in the functioning of their meristems.