Les défensines de tournesol : implication dans la résistance à la plante parasite Orobanche cumana et mode d'action

The sunflower defensins : implication in the resistance to the parasitic plant Orobranche Cumana and mode of action

• Auteur / Autrice : Axel de Julien de Zélicourt
• Direction : Philippe Delavault, Séverine Thoiron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques et écologiques
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie biologie (Nantes....-2008)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Relations plante-parasite

Orobanches

Résistance aux maladies

Défensines

Tournesol

Mots clés libres

AAL toxine

PCR à temps réel

Calcium

Résumé

La résistance du tournesol LR1 à l'infestation par la plante parasite Orobanche cumana est caractérisée par une surexpression du gène de défensine HaDef1. Les défensines sont de petits peptides basiques antifongiques d'une cinquantaine d'acides aminés. Chez le tournesol, trois gènes de défensines avaient été identifiés jusqu'à présent. Afin de mieux caractériser leur rôle dans la résistance à O. Cumana, une étude moléculaire de cette famille multigénique été entreprise. Ainsi, deux nouveaux gènes ont pu être identifiés et sur les cinq identifiés, trois sont exprimés dans les racines, dont HaDef1, et répondent différemment à des molécules activatrices des voies de défenses des plantes telles que le SA ou le JA. Par contre, seul le gène HaDef1 est très fortement surexprimé en réponse à l'infestation par O. Cumana. Une production du peptide correspondant HaDEF1 en système bactérien a permis d'étudier son activité. A des concentrations micromolaires, la défensine Ha-DEF1 provoque une mort cellulaire à l'apex de la radicule de graines germées d'O. Cumana et O. Ramosa alors qu'elle reste sans effet sur A. Thaliana et Striga hermonthica. Ha-DEF1 est fortement inhibée en présence d'ion calcium, de plus l'AAL toxine, une molécule perturbant la voie de biosynthèse des sphingolipides, provoque les mêmes symptômes que cette défensine. Enfin, Ha-DEF1 provoque une élévation de calcium intracellulaire en activant la voie de l'IP3. Ces résultats ont permis de mettre en évidence pour la première fois, une activité toxique de défensine de plante sur des cellules de plantes et ouvrent de nouvelles perspectives dans la compréhension du mode d'action des défensines.

The resistance of the LR1 sunflower to the parasitic plant Orobanche cumana is chracaterized by an overexpression of the defensin gene HaDef1. Defensins are small basic antifungal peptides of around 50 amino acids. To date, three genes had been identified in the sunflower. In order to better understand the defensin role in sunflower resistance to O. Cumana, a molecular study was conducted on this small multigenic family. Thus, two new genes were identified and among the five identified, three of them including HaDef1 are expressed in roots but response differently to defence activating molecules like SA or JA. On the other hand, only HaDef1 is highly overexpressed after O. Cumana infestation. A peptide production in an heterologous bacterial system was conducted to study the Ha-DEF1 activity. At micromolar concentrations, Ha-DEF1 induces cell death at the radicle apex of germinated seeds of O. Cumana or O. Ramosa, but has no effect on A. Thaliana or the parasitic plant Striga hermonthica. Ha-DEF1 is strongly inhibited by calcium addition and AAL toxin, a sphingolipid metabolism disruptant, provokes the same symptoms as this defensin. Ha-DEF1 triggers also an intracellular calcium increase by activating the IP3 pathway in orobanche cells which could explain cell death. Theses results highlight for the first time a toxic activity of plant defensins on plant cells and open up new perspectives in the comprehension. Of its mode of action