Génétique moléculaire de la floraison de la vigne

Molecular genetics of grapevine flowering

• Auteur / Autrice : Delphine Joly
• Direction : Jean Eugène Masson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Amélioration génétique

Plantes -- Variabilité

Vin d'Alsace

Inflorescences

Alsace (France)

Viticulture

Résumé

La maîtrise des rendements de la vigne est un élément important pour la viticulture. Une diminution du rendement permettrait de faire face à la surproduction mondiale de vin, tout en augmentant la qualité de la vendange et des vins. L'élaboration du rendement de la vigne se fonde avant tout sur le nombre d'inflorescences (fertilité) et le nombre de fleurs produits par la plante. L'ensemble des étapes conduisant à la floraison a fait l'objet de nombreuses recherches depuis plus d'un siècle, mais les '' clés '' moléculaires de la floraison de la vigne étaient encore inconnues en 2001. Par contre, nombre de gènes impliqués dans le développement floral d'Arabidopsis thaliana, notamment le gène AtLEAFY, acteur majeur, ont été caractérisés au cours des quinze dernières années, ouvrant ainsi un champ de recherche nouveau sur la biologie du développement des plantes, et notamment sur l'initiation florale. En s'appuyant sur ces connaissances, nous avons pu cloner le gène VvLEAFY. L'analyse de l'expression de VvLEAFY, ainsi que celle d'autres gènes de floraison VvTFL1, VvAP1, VvSEP3 et VvAG nous a permis d'obtenir les premiers éléments moléculaires du développement floral de la vigne. A partir d'une collection de clones de Riesling de fertilité différente, une étude a été réalisée pour permettre d'établir si le caractère '' fertilité '' pouvait être exprimé par le niveau d'expression des gènes VvLEAFY ou VvTFL1. Un clone de fertilité forte et un de fertilité faible ont été étudiés. L'analyse par RT PCR quantitative a montré que les taux de transcrits de VvTFL1 et VvLEAFY étaient différents entre les deux clones. L'ensemble de nos résultats suggère que le niveau de transcrits de VvLEAFY et VvTFL1, et le nombre d'inflorescences et de fleurs sont associés. Nos travaux montrent qu'une analyse d'expression de gènes permet d'expliquer les différences de phénotype, pour la fertilité. L'ensemble de ces approches suggère que la variabilité inter-clonale, apparue à l'issue de la multiplication végétative, est le résultat d'évolutions génétiques. Une des perspectives de poursuite de ce travail serait de trouver les causes de cette variation d'expression. Par ailleurs, une application technique de ces résultats pourrait être de développer un outil de caractérisation du rendement des clones (fertilité et nombre de baies par grappe) au niveau moléculaire, ce qui faciliterait la sélection clonale pour le rendement chez d'autres cépages.

The control of grapevine yield is a major element for viticulture. A decrease of yield would resolve the world wine overproduction, while increasing the quality of the harvest and the wines. The making of grapevine yield is primarily based on the number of inflorescences (bud fertility) and on the flower number produced by the vine. The whole stages leading to flowering was the subject of many researches since more than one century, but the molecular ''keys'' of grapevine flowering remained unknown until 2001. Many genes involved in the floral development of Arabidopsis thaliana, in particular the AtLEAFY gene, major actor, were characterized during last fifteen years, thus opening a new field of research on the developmental biology of the plants, and in particular on floral initiation. Based on this knowledge, we could clone VvLEAFY gene. The expression analysis of VvLEAFY, and other flowering genes VvTFL1, VvAP1, VvSEP3 and VvAG gave us the first molecular elements of the floral development in grapevine. From a Riesling clones collection showing a different fertility, a study was carried out to verify if the character ''fertility'' could be expressed by the transcripts level of VvLEAFY or VvTFL1 genes. A clone with strong fertility and one with weak fertility were studied. The analysis by quantitative RT PCR showed that the ratio of VvTFL1 and VvLEAFY transcripts were different between the two clones. Our results suggest that the transcripts level of VvLEAFY and VvTFL1 are associated to the numbers of inflorescences and flowers. Our work shows that a gene expression analysis could explain the phenotype differences in for the fertility. These approaches suggest that inter-clonale variability, appeared during the vegetative multiplication as a result of genetic evolutions. This work could be continued by the search of the origins of this expression variation. In addition, an application of these results could be to develop a tool for characterization of the clone yield (bud fertility and a number of berries per bunch) at the molecular level, which would facilitate the clonale selection for the yield.