Mécanismes moléculaires impliqués dans la germination des plantes en réponse aux strigolactones

par Guillaume Brun

Thèse de doctorat en Sciences du végétal

Sous la direction de Philippe Delavault et de Séverine Thoiron.

Le président du jury était Hayat El Maarouf-Bouteau.

Le jury était composé de Philippe Delavault, Séverine Thoiron.

Les rapporteurs étaient Sandrine Bonhomme.


  • Résumé

    Les graines des plantes parasites obligatoires de racines des genres Orobanche, Phelipanche et Striga, pathogènes de grandes cultures, ont adopté au cours de leur évolution vers l’hétérotrophie, une modalité de germination plus spécialisée que celle des plantes autotrophes, puisqu’elle nécessite la perception de stimulants de germination (GS) exsudés par leurs hôtes. Les strigolactones (SL) ont notamment été identifiés comme induisant chez Phelipanche ramosa l’expression d’un gène de catabolisme de l’acide abscissique (ABA) : PrCYP707A1. Ces travaux de thèse montrent que l’amélioration de la germination des plantes parasites et d’Arabidopsis par différents GS, est systématiquement corrélée à la régulation d’un ou plusieurs gènes de la famille CYP707A, dont l’expression requiert la voie canonique de signalisation SL décrite chez des plantes autotrophes modèles. Les plantes parasites nécessitent cependant une période de conditionnement débutant à l’imbibition, au cours de laquelle les GS n’induisent pas l’expression des gènes CYP707A ni la germination. Chez P. ramosa, nous observons une diminution globale de la méthylation de l’ADN, jusqu’à un seuil nécessaire à l’induction de l’expression de PrCYP707A1. Une région de 78 pb de son promoteur est par ailleurs déméthylée. Nous nous sommes alors intéressés à l’implication d’autres marques épigénétiques dans la germination de P. ramosa. Si nous n’avons pas pu détecter d’effet des modifications post-traductionnelles des histones lors du conditionnement, leur état d’acétylation influence la réponse aux SL. Cet effet semble notamment lié à la modulation de l’homéostasie de l’ABA suite à l’induction des gènes CYP707A par les SL.

  • Titre traduit

    Molecular mechanisms involved during plant seed germination in response to strigolactones


  • Résumé

    Many cultivated species are threatened by obligate root parasitic plants from the Orobanche, Phelipanche and Striga genera, whose germination processes evolved during their transition to heterotrophy, until becoming fully dependent on germination stimulants (GS) exuded by surrounding host roots. Most notably, strigolactones (SL) were previously identified as inducing the expression of an abscisic acid (ABA) catabolism encoding gene in Phelipanche ramosa: PrCYP707A1. During this thesis, we show that germination enhancement upon various GS, in Arabidopsis as in obligate root parasitic plants, is always correlated to the up-regulation of one or more CYP707A genes, whose expression requires the canonical SL signaling pathway described in autotrophic model plants. Nevertheless, an important feature of obligate root parasitic plants germination still lies in the existence of a conditioning period beginning at imbibition. In P. ramosa, it is defined as the time needed by seeds to up-regulate PrCYP707A1 in response to GS, then germinate. During this process, we observe a strong decrease in the global DNA methylation that has to reach a necessary threshold to induce the expression of this gene. Most importantly, a 78 bp-region of its promoter is demethylated. We then wondered whether other epigenetic processes could be involved during P. ramosa germination. Although we could not detect any effect of histones post-translational modifications on the conditioning period, their acetylation status strongly affects the strigolactone response. This effect seems to be intimately linked to the modulation of ABA homeostasis following the SL-induced CYP707A upregulation.


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