Études des mécanismes impliqués dans la perception des molécules stimulant la germination des plantes parasites des genres Orobanche et Phelipanche

Studies of mechanisms involved in the perception of molecules leading to the germination of parasitic plants belonging to the Orobanche and Phelipanche genus

• Auteur / Autrice : Marc-Marie Lechat
• Direction : Philippe Delavault, Jean-Bernard Pouvreau, Séverine Thoiron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du végétal, Physiologie cellulaire et moléculaire végétale
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (Angers)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques
• Jury : Président / Présidente : Catherine Rameau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Delavault, Jean-Bernard Pouvreau, Séverine Thoiron, Catherine Rameau, Annie Marion-Poll
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Annie Marion-Poll

Mots clés

Mots clés contrôlés

Germination

Abscissique, Acide

Dormance

Épigénétique

Mots clés libres

Strigolactones

Sdn

Phelipanche ramosa

Résumé

La germination des graines d’orobanche est adaptée à leur mode de vie parasitaire et constitue une étape clé du cycle de leur développement. Cette germination particulière se déroule en deux phases distinctes, le conditionnement et la stimulation. Tandis que le conditionnement, sous contrôle abiotique, permet l’acquisition de la sensibilité aux stimulants de germination (SG), la stimulation, sous contrôle biotique, permet l’achèvement de la germination après perception de SG émis par la plante hôte, essentiellement des strigolactones (SL). Cette étude, d’abord menée chez Phelipanche ramosa, a permis de mettre en évidence l’induction SL-dépendante d’un gène clé, PrCYP707A1, codant une enzyme de catabolisme de l’acide abscissique (ABA). Le catabolisme de cette phytohormone entraine la levée de dormance et permet alors l’achèvement de la germination. Il a été démontré d’autre part que la voie de transduction des SL menant à l’induction de ce gène est dépendante de protéines / hydrolases, d’une protéine homologue à MAX2, ainsi que du protéasome 26S. Plus largement, chez les plantes parasites des genres Striga et Orobanche l’induction SG-dépendante d’un gène CYP707A est aussi conservée. De même, chez Arabidopsis thaliana, le gène AtCYP707A3 est induit par les SL lors de la germination. Au cours du conditionnement, l’induction du gène PrCYP707A1 par les SG a été démontrée comme étant sous le contrôle d’un processus épigénétique. En effet, une déméthylation des cytosines de l’ADN, notamment au niveau du promoteur du gène PrCYP707A1, est nécessaire à l’acquisition de la sensibilité aux SG.

Seed germination of broomrapes is adapted to their parasitic lifestyle and is a key step in their development cycle. This particular germination is the result of two distinct processes, conditioning and stimulation. While conditioning is under abiotic control and allows the acquisition of sensitivity to germination stimulants (GS), stimulation is under biotic control and allows the completion of germination after perception of GS produced by the host plant, mainly strigolactones (SL). This work highlights the SL-dependent induction of PrCYP707A1 expression, a key gene encoding an abscisic acid (ABA) catabolic enzyme in Phelipanche ramosa. Catabolism of this plant hormone leads to dormancy breakdown and thus allows the completion of germination. Sl pathway leading to PrCYP707A1 induction involved / hydrolase proteins, a protein homologous to MAX. 2, and the 26S proteasom. More generally, in parasitic plants from Striga and Orobanche genus, GS-dependent induction of CYP707A1 gene was also conserved. Similarly, in Arabidopsis thaliana, AtCYP707A3 gene was induced by SL during germination. These results highlight a common SL-dependent dormancy breakdown process by the ABA catabolism. This work also demonstrated that during the conditioning period, PrCYP707A1 gene induction by GS was under the control of an epigenetic process. Indeed, demethylation of cytosine from DNA, especially in the PrCYP707A1 promoter, is required for the acquisition of GS sensitivity in P. Ramosa seeds