Characterization of ARF and Aux-IAA gene families in eucayptus and their roles in wood formation

• Auteur / Autrice : Hong Yu
• Direction : Jacqueline Grima-Pettenati, Hua Wang
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Développement des plantes
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eucalyptus

Auxines

Plantes -- Développement

Mots clés libres

Auxine

Arf

Eucalyptus

Expression de gènes

Xylème

Formation du bois

Cambium vasculaire

Paroi secondaire

Arabidopsis

Génomique fonctionnelle

Régulation transcriptionnelle

Phylogénie comparative

Résumé

L'auxine est une hormone centrale du développement chez les végétaux et joue un rôle clé dans la régulation de la formation du bois. Les ARFs (Auxin-response factors) et les Aux/IAAs (Auxin/Indole acetic acid) sont des régulateurs importants de la voie de signalisation de l'auxine. La disponibilité de la séquence du génome d'Eucalyptus grandis nous a permis d'étudier les caractéristiques et l'histoire évolutive de ces deux familles de gènes. Nous avons identifié et caractérisé 17 EgrARFs et 24 EgrIAAs. Des analyses d'expression sur un large panel d'organes et de tissus et en réponse à des signaux environnementaux, ont mis en évidence des gènes candidats préférentiellement exprimés dans le xylème. La caractérisation fonctionnelle de EgrIAA4, 9 et 20 a été réalisée par surexpression chez Arabidopsis. Les analyses des lignées transgéniques ont montré des modifications évidentes dans la différentiation des cellules du xylème et/ou des fibres interfasciculaires. En conclusion, cette étude offre une caractérisation complète de deux familles de régulateurs importants de l'auxine chez l'Eucalyptus et met en évidence l'implication de certains membres dans la régulation de la formation du bois.

Auxin is a key regulator of cambium activity and wood formation. Auxin Response Factors (ARF) and Auxin/Indole-3-Acetic Acid (Aux/IAA) are important regulators of auxin responses in plants. Thanks to the recent Eucalyptus grandis genome sequence, we identified 17 ARF and 24 Aux/IAA, and further characterized their gene structure, protein motif architecture, chromosomal location. By a combination of comparative phylogeny and transcript profiling in a large panel of organs, tissues and environmental conditions, we identified promising candidates and carried out their functional characterization to study their potential roles in wood formation. The stabilized versions of EgrIAA4m, 9Am and 20 were overexpressed in Arabidopsis. The transgenic lines exhibited auxin-related aberrant phenotypes, and obvious modifications in xylem and/or fiber cells differentiation and secondary cell wall composition. Altogether, this study provides a comprehensive characterization of the Eucalyptus ARF and Aux/IAA gene families and highlights the involvement of some members in the regulation of wood development.