Analyse de la tolérance du riz à la salinité par l’approche SSH-microarrays

Analysis of salt tolerance in rice using SSH-microarrays

• Auteur / Autrice : Hoa Quang Le
• Direction : Emmanuel Guiderdoni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie et agronomie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : École nationale supérieure agronomique de Rennes (1961-2004)

Mots clés

Mots clés libres

Microarrays, riz, salinité, supppression subtractive hybridization

Résumé

L’objectif de cette étude est d’identifier les gènes impliqués dans la tolérance du riz à un stress salin modéré, proche des conditions naturelles. Pour cela, l’approche d’analyse de l’expression des gènes a été choisie. Le choix des variétés modèles pour l’étude de l’expression des gènes a été guidé par une caractérisation physiologique de la tolérance à la salinité des trois variétés Nona Bokra, IR64 et IR31785. Cela a permis de mettre en évidence plusieurs mécanismes de tolérance chez Nona Bokra tels que l’évitement de l’entrée Na+ dans les parties aériennes, l’accumulation de Na+ dans les graines et le maintien de la croissance des graines. En utilisant la technique SSH (Suppression Substractive Hybridization), 31 banques d’ADNc soustractives issues du stress salin modéré et du choc osmotique ont été construites. L’analyse de microarrays portant 21000 clones d’ADNc issus de ces banques soustractives a montré des différences importantes des profils d’expression des gènes dans les racines et dans les gaines entre la variété tolérante Nona Bokra et la variété sensible IR31785. Chez Nona Bokra, après 3 h de stress à 10 mM NaCl, le niveau d’expression de plusieurs gènes impliqués dans la synthèse de glutamate était réduit, suggérant l’inhibition de l’influx de Na+ dans les racines à travers des canaux cationiques non sélectifs. Après 3 jours de stress, la plupart de gènes différentiellement régulés présentait un niveau d’expression réduit chez IR31785 alors que chez Nona Bokra, plusieurs transcrits étaient induits dans les racines et dans les gaines. Ces derniers sont impliqués dans la synthèse de paroi cellulaire et surtout dans le processus de lignification.

This study aimed at identifying genes involved in tolerance of rice to a moderate and adaptative salt stress, mimicking the salinity constraint under field conditions. In that aim we investigated the global analysis of gene expression under salt stress in rice. To identify representative plant material which will be used for gene expression analyses, we characterized the physiological status of three varieties Nona Bokra (tolerant), IR64 (moderately tolerant) and IR31785 (sensitive) under severe and moderate salt stresses. Results evidenced several mechanisms of adaptation in cv. Nona Bokra ranging from avoidance of Na+ entry in aerial parts and accumulation of Na+ in leaf sheaths and maintenance of sheath growth under stress. Using Suppression Subtractive Hybridization technology, 31 cDNA SSH libraries have been constructed from materials experiencing either a moderate salt stress or an osmotic stress. Microarray analyses using 21,000 cDNA clones has evidenced dramatic differences in gene expression profiles in root and sheath tissues of the two extreme cultivars. In the salt tolerant Nona Bokra, 3 h following supplementation of the medium with 10mM NaCl, several genes belonging to the glutamate biosynthesis pathway were down-regulated suggesting an inhibition of Na+ influx in root through non selective cation channels. Three days following adaptative salt stress, most of the gene exhibited a reduced expression level in the sensitive cultivar IR31785 whereas several transcripts were upregulated in Nona Bokra root and sheath.