Analyse transcriptomique globale et génétique fonctionnelle chez la plante parasite Phelipanche ramosa

Transcriptomics and functional genetics in the parasitic plant Phelipanche ramosa

• Auteur / Autrice : Vincent Goyet
• Direction : Philippe Simier, Philippe Delavault, Grégory Montiel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du végétal
• Date : Soutenance le 28/09/2017
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (Angers)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biologie et Pathologie Végétales (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Florian Frugier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claudine Franche

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cytokinine

Analyse de profil d'expression de gènes

Exsudats végétaux

Colza

Orobanches

Plantes parasites

Mots clés libres

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Résumé

Les plantes sont connues pour être des organismes autotrophes mais au cours de l’évolution certaines d’entre elles ont opté pour un mode vie parasitaire. La clé de cette transition repose sur l’apparition d’un organe permettant la mise en place de l’interaction entre la plante parasite et la plante hôte : l’haustorium. La formation de cet organe chez les Orobanchaceae hémiparasites (photosynthétiques) peut être induite en réponse à des facteurs inducteurs d’haustorium (HIF) issus de la dégradation des parois racinaires de l’hôte. Chez les holoparasites (non photosynthétiques) tels que les orobanches, l’induction haustoriale demeure un processus mal compris du fait de l’absence d’activité des HIF connus. Ces travaux de thèse montrent que l’haustoriogenèse chez l’Orobanchaceae holoparasite Phelipanche ramosa est induite par des molécules contenues dans les exsudats racinaires de son hôte, le colza. L’établissement d’un transcriptome de référence et une analyse de la réponse transcriptomique globale des graines germées de P. ramosa en réponse aux exsudats de colza suggèrent l’établissement d’une signalisation hormonale. Le fractionnement HPLC ainsi que des analyses UPLC-MS montrent la présence d’un composé de type cytokinine dans la fraction la plus active des exsudats. En parallèle, l’activité inductrice d’haustorium des cytokinines a été démontrée proposant un rôle majeur de ces phytohormones lors de l’haustoriogenèse chez P. ramosa. Ce travail de thèse a également permis de cultiver P. ramosa en l’absence de l’hôte par la mise en place de lignées de cals, et également d’établir une méthode de transformation génétique permettant des approches de validation fonctionnelle.

Although plants are known to be autotrophic organisms, some of them have adopted a parasitic lifestyle in the course of evolution. One of the major feature of this transition lies in the apparition of a novel organ, the haustorium, which allows the establishment of the interaction between the parasitic plant and its host. The formation of this organ in hemiparasitic Orobanchaceae (photosynthetic) is induced in response to haustorium inducing factors (HIF) derived from the degradation of host roots cell walls. In holoparasites (not photosynthetic) such as broomrapes, this process remains misunderstood due to the inactivity of the known HIF. This Ph.D. work shows that the haustoriogenesis in the harmful holoparasite Phelipanche ramosa, is induced by molecules contained in root exudates of its host Brassica napus. The establishment of a reference transcriptome and the analysis of the transcriptomic response of germinated seeds of P. ramosa in response to B. napus root exudates both suggest the involvement of hormonal signaling. The HPLC fractionation of root exudates along with UPLC-MS analysis identified a cytokinin-like compound in the most active fraction. Furthermore, this work demonstrates that cytokinins induce haustorium differentiation in vitro, suggesting a major role of this phytohormone during the haustorium formation in P. ramosa. Moreover, this work allowed to set a host-free culture system of P. ramosa by developing calli lines, and to develop of a transformation system allowing functional validation approaches.