Identification et caractérisation des promoteurs des gènes du caféier (Coffea arabica)

Identificação e caracterização de promotores de genes de café (Coffea arabica)

Identification and characterization of gene promoters in coffee (Coffea arabica)

• Auteur / Autrice : Carla Fernanda Barsalobres Cavallari
• Direction : Diana Fernandez, Ivan De Godoy Maia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Promoteurs (génétique)

Plantes -- Amélioration génétique

Résistance aux maladies

Coffea arabica

Mots clés libres

Coffea arabica

Résistance des plantes

Expression génique

Promoteurs

Gènes constitutifs

Fruits

Résumé

Le choix du promoteur dirigeant l'expression d'un gène d'intérêt est une des clés déterminantes des applications en biotechnologie végétale. L'objectif principal de cette étude est l'identification et la caractérisation de différents promoteurs chez le caféier (Coffea arabica), espèce végétale d'importance socio-économique élevée. Quarante-et-un gènes constitutifs, spécifiques de fruits, ou liés aux mécanismes de défense ont été sélectionnés d'après les données de la littérature et l'analyse in silico des bases de données d'ESTs disponibles. L'expression constitutive ou spécifique a été confirmée pour seulement 10 de ces gènes par PCR quantitative sur 5 tissus distincts (racine, tige, feuille, fleur et fruit), ou après traitement par le champignon parasite Hemileia vastatrix. Les séquences promotrices ont été isolées par marche chromosomique pour 4 gènes: CaGAPDH (constitutif), CaAN2 (anthocyanin2 spécifique de fruit), CaPR1b et CaNPR1 (basic pathogenesis-related protein1 et nonexpressor of PR genes inductibles par les agents pathogènes). Les séquences cis-régulatrices ont été caractérisées in silico et l'activité des promoteurs a été évaluée in planta à l'aide du gène rapporteur iudA par transformation transitoire de feuilles de tabac et de fruits de tomate. Au-delà de la caractérisation de promoteurs, utilisables pour l'amélioration génétique du caféier, cette étude apporte également des données fondamentales pour la compréhension des mécanismes de régulation d'expression génique chez les plantes pérennes.

The choice of promoter, to confer constitutive, spatial and/or temporal transgene expression, is one input in plant biotechnology applications. This study presents the identification and characterization of different gene promoters in coffee (Coffea arabica), a species of major socio-economic characteristics. Forty one constitutive, fruit-specific or pathogen defense-related genes were identified following literature data or in silico analyses in available EST databases. The expression levels of these genes were verified by quantitative PCR and merely 10 genes presented a real constitutive or specific expression condition. The expression levels assays were carried out in 5 coffee organs/tissues (root, stem, leaves, flowers and fruits) or in coffee plants challenged with Hemileia vastatrix. The promoter region of 4 genes were isolated and characterized in silico: CaGAPDH (inner control), CaAN2 (anthocyanin2 fruit-specific), CaPR1b and CaNPR1 (basic form of pathogenesis-related protein1 and nonexpressor of PR genes, both pathogen-inducible). The functional analyses of the DNA sequence upstream of these genes were assessed with regard to the iudA reporter gene, via Agrobacterium-mediated transient expression assay in tobacco or tomato plants. The characterization of promoters is not only an approach towards coffee breeding programs, but also provides fundamental data for understanding the mechanisms regulating gene expression in perennial plants.