Approche cellulaire de l'amélioration du tournesol (Helianthus annuus L. ) : caractérisation des échanges d'oxygène d'une culture de cellules photosynthétiques et analyse de facteurs déterminant l'évolution des protoplastes en formes embryo¨ïdes

Cellular approach to sunflower(Helianthus annuus L. ) : breeding oxygen exchange of a photosynthetic cell suspension culture and analysis of factors influencing protoplasts evolution towards embryoid-like structures

• Auteur / Autrice : Jean-Marc Dupuis
• Direction : Pierre Gadal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 1989
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protoplastes végétaux

Spectrométrie de masse

Multiplication in vitro

Tournesol

Mots clés libres

Suspension photomixotrophe

Forme embryoïde

Résumé

L'étude de l'expression de la fonction chloroplastique de cellules de tournesol cultivées in vitro et la mise au point des cultures de protoplantes en vue de leur régénération en plantes sont envisagées en préalable à leur exploitation des plantes. Après avoir décrit les conditions d'obtention d'une suspension cellulaire photomixotrophe de tournesol, nous caractérisons ses échanges d'oxygène par spectrométrie de masse. La comparaison, tant qualitative (photorespiration, effet de la lumière sur la prise d'O₂) que quantitative (photosynthèse brute) avec des feuilles excisées, valide la démarche d'un screening cellulaire pour des caractères liés à la fonction chloroplastique. L'évolution des protoplastes d'hypocotyle de tournesol conduit à observer, dès sept jours de culture, la formation simultanée de deux types de colonies cellulaires que nous avons identifiées à des microcals et des formes pro-embryoides. Alors que les microcals évoluent uniquement en cals proliférants, les formes pro-embryoides prennent au-delà d'un mois, un aspect globulaire et sont susceptibles de donner des formes embryoides adventives. Ces phénomènes d'embryogénèse sont décrits pour la première fois dans des cultures de protoplastes de tournesol. L'analyse statistique de nos observations a permis de mettre en évidence que ces phénomènes étaient, pour une part, déterminés par des facteurs liés à la plante donneuse, et pour une autre part, induits pendant la phase d'extraction des protoplastes. Des facteurs favorisant l'obtention, l'évolution et la multiplication des formes embryoides sont identifiés. A ce jour, nous avons pu faire évoluer ces formes jusqu'à la rhizogénèse.

The expression of the chloroplastic function in sunflower cell culture and the development of plant regeneration procedures from protoplasts were considered before any use in plant improvement. After having obtained a photomixotrophic cell culture, we characterized by mass spectrometry its oxygen exchange, which was qualitatively (phorespiration, light effect on oxygen uptake) and quantitatively (gross photosynthesis) comparable to excised leaves one. Our results strengthen the approach of plant improvement through cellular screening on choroplastic features. The sunflower hypocotyl protoplasts evolution led, from day 7 of culture, to the simultaneous formation of micro-calli and pro-embryoid-like structures. As the micro-calli only evolved towards proliferating calli, the pro-embryoid-like structures gave rise after one month in culture to globular structures able to develop adventive embryoid-like structures. These embryogenic phenomene, described for the first time in sunflower protoplasts culture, appeared, using statistical analysis tests, to be partly determined by factors linked to the donor plant and partly induced during the protoplast extraction step. Factors allowing the obtention, evolution and multiplication of embryoid-like structures were identified. Until now, these structures evolved towards rhizogenesis.