Etude du type métabolisme intégré entre embryons de colza natif et transgénique : analyse et compréhension de la modification induites dans les lignées transgéniques de colza et de lin : analyse enzymatique et métabolique

Study of integrated metabolism between natif and transgenic plant

• Auteur / Autrice : Abdelghani Idrissi Taghki
• Direction : Brigitte Thomasset, Albrecht Roscher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résonance magnétique nucléaire

Plantes -- Génie génétique

Plantes transgéniques

Métabolisme

Plantes

Biosynthèse

Lipides végétaux

Huiles végétales

Lin

Teneur en acides gras

Colza

Acides aminés

Acides gras

Mots clés libres

Acides gras branchés

Biosynthèse des lipides

Acides aminés

Colza

Rmn

Génie métabolique

Génie génétique

Résumé

Le développement des connaissances sur le métabolisme lipidique, des techniques de génie génétique ainsi que l'identification et l'isolement de nombreux gènes intervenant dans la biosynthèse et la régulation du métabolisme des lipides dans les plantes, ont offert de nouvelles perspectives pour la production d'huile végétale à plus haute valeur ajoutée, dans des plantes de grande culture. Dans cette perspective, les projets REFLAX et PAGIOS ont été élaborés. L'objectif de ces projets est la production d'acides gras inhabituels dans des plantes agronomiques, colza et lin, par la création d'une nouvelle voie de biosynthèse d'acides gras branchés dans les plastes de ces plantes. A cet effet des plantes de colza ont été transformées avec quatre enzymes bactériennes : TD, KS, PCCA et PCCB, identifiées comme enzymes clés dans la synthèse d'acides gras branchés. L'accumulation des acides gras méthylés, suite à l'introduction des ces enzymes dans les plantes de colza transformées, reste très faible (< 2%). Afin de mieux comprendre cette faible production d'AGB, des embryons de colza, à différents stades de développement, ont été incubé en présence de ''C-glucose. Les analyses RMN et biochimiques ont démontré que la synthèse d'AGB été très faible et transitoire, que des flux de synthèse des produits de réserves été similaire entre colza natif et transformé et que le métabolisme carboné central n'été pas affecté par l'introduction de ces gènes. Il a été également observé, au cours de ces analyses, une accumulation de pyruvate et de kétobuiyrate ainsi qu'une faible accumulation d'acides aminés branchés.

The importance of these unusual structures for fatty acids, the development of genetic engineering and the identification and isolation of many genes involved in the biosynthesis and regulation of lipid metabolism in plants, have provided new perspectives for the production of vegetable oil with a higher value in field crops. In this perspective, REFLAX and PAGIOS programmes were developed. The aim of these projects is the production of unusual fatty acids in agronomie plants (rapeseed and flan), through the creation of a new ,biosthetic pathway for branched fatty acids in the plast. Rapeseed plants were transformed with four bacterial enzymes: TD, KS, PCCA and PCCB. These proteins were identified as key enzymes in the synthesis of branched fatty acids. The level of methylmalonyl-CoA, a precursor of the methyl branched fatty acid synthesis, was amplified thanks to the introduction of these four genes. However the accumulation of methyl branched-chain fatty acids in rapeseed plants transformed, remains very low (<2%). To get a deeper understanding of this low production of BFA, we incubated whole rapeseed embryos, at different stages of development, in presence of 13C-labelled glucose and observed the label redistribution by NMR. The NMR and biochemical analysis showed that the synthesis of BFA was very low and transient (only at 15 J). Biomass synthesis fluxes were similar between native and transformed plant. The central carbon metabolism was not affected by the introduction of these genes. However, an accumulation of' pyruvate and kétobutyrate and a low accumulation of branched Chain amino acids (leucine, isoleucine and valine) at the transformed lines were observed.