Caractérisation génétique et moléculaire de mutants d'embryogenèse précoce d'Arabidopsis thaliana

Genetic studies of the first steps of Arabidopsis thaliana embryogenesis

• Auteur / Autrice : Arnaud Ronceret
• Direction : Michel Delseny
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Embryologie

Plantes -- Génétique moléculaire

Arabidopsis

Résumé

Chez les plantes à fleurs, le développement des graines est initié par une double fécondation qui conduit à la formation de l'embryon et l'albumen. Ce processus a été décrit il a plus d'un siècle mais les mécanismes moléculaires par lesquels la fécondation active le programme embryogène sont encore peu compris. La voie la plus étudiée concerne la répression du développement de la cellule centrale avant la fécondation. Nous avons utilisé une approche de génétique classique dans le but de caractériser des gènes essentiels impliqués dans l'activation de l'embryogenèse précoce chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Les analyses ont porté sur des mutants embryons défectueux (emb) bloqués dans les toutes premières étapes de l'embryogenèse et étiquetés par une insertion d'ADN-T. Ces mutations sont sporophytiques et récessives. Notre étude s'est concentrée sur la caractérisation phénotypique et moléculaire des mutants zeus (zeu) arrêtés après l'élongation du zygote et des mutants cyclops (cyl) bloqués après la première division asymétrique du zygote. Un gène ZEU et deux gènes CYL ont été identifiés et vérifiés par complémentation fonctionnelle. Les profils d'expression de chaque gène suggèrent une régulation transcriptionnelle au moment de la fécondation cohérente avec leur rôle dans l'activation du développement de la graine. Les protéines ZEU1 et CYL2 sont impliquées dans la réplication de l'ADN. La fonction potentielle de CYL1 suggère qu'une voie de signalisation similaire à celle nécessaire pour l'induction de l'embryogenèse somatique serait impliquée in vivo pour l'induction du développement de l'embryon zygotique.

In flowering plants, the seed development is initiated by a double fertilization which induces the formation of the embryo and the endosperm. This process has been described more than one century ago but the molecular mechanisms by which the fertilization activates the embryogenic programm are poorly understood. The most studied pathway concerns the repression of the central cell development before fertilization. We have used a forward genetic approach in order to characterize essential genes involved in the activation of early embryogenesis in the model plant Arabidopsis thaliana. The analysis have been made on embryo-defective (emb) mutants arrested during the first steps of embryogenesis and tagged by a T-DNA insertion. The mutations are sporophytic and recessive. We focused on the phenotypic and molecular characterization of zeus (zeu) mutants arrested after the zygote elongation and cyclops (cyl) mutants stopped after the first assymetric division of the zygote. One ZEU and two CYL genes have been identified and confirmed by fonctional complementation. The expression profil of each gene suggest a transcriptional regulation at the moment of fertilization consistent with their role in the activation of the seed development. The ZEU1 and CYL2 proteins are involved in DNA replication. The putative function of CYL1 suggests that a signalling pathway similar to the one involved in the induction of somatic embryogenesis could be implicated in vivo to induce the zygotic embryo development. ?