Bases génétiques de la croissance hétérotrophe de l'hypocotyle en conditions optimales et sous stress abiotiques chez Medicago truncatula : contribution du nombre et de la longueur des cellules

Genetic bases of the heterotrophic growth of hypocotyl in optimal conditions and under abiotic stresses in Medicago truncatula : contribution of the number and length of the cells

• Auteur / Autrice : Chvan Youssef
• Direction : Béatrice Teulat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie et agronomie
• Date : Soutenance le 15/10/2015
• Etablissement(s) : Rennes, Agrocampus Ouest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (Angers)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : umr 1345

Mots clés

Mots clés libres

Croissance hétérotrophe

Hypocotyle

Stress abiotiques

Cellules épidermiques

Allongement cellulaire

Variabilité génétique

QTLs

Protéome

Sucres solubles

Parois

Heterotrophic growth

Hypocotyl

Abiotic streses

Epidermal cells

Cell elongation

Genetic variability

QTLs

Proteome

Soluble sugars

Cell wall

Résumé

La croissance hétérotrophe de l’hypocotyle est une étape clé pour la réussite de la levée. La présente étude est focalisée sur le déterminisme génétique de l’allongement de cet organe à l’obscurité chez Medicago truncatula en analysant le nombre et la longueur des cellules de l’épiderme, tissu gouvernant l’allongement des organes. Une grande variabilité génétique du nombre de cellules a été révélée dans les graines de 15 génotypes représentatifs de la diversité génétique de l’espèce. La stabilité de ce caractère dans des graines provenant de différentes productions suggère qu’il est sous contrôle génétique fort. Il a été montré que ce nombre de cellules, préétabli dans les graines, est le principal déterminant de la variation génotypique de la longueur de hypocotyle en conditions optimales de croissance. Par contre, l'élongation cellulaire devient le déterminant majeur des différences génotypiques observées sous stress abiotiques (basse température, déficit hydrique).Des loci contrôlant le nombre de cellules de l’épiderme et leur longueur maximale à basse température ont ensuite été identifiés dans une population de lignées recombinantes. Ceux ayant un impact sur l’élongation de l’hypocotyle à basse température ont été mis en évidence. Enfin, deux génotypes présentant un nombre de cellules similaire mais des capacités d’allongement cellulaire contrastées ont été plus finement comparés. Des protéines ayant un rôle dans la formation et l’organisation du cytosquelette et dans la modification des parois cellulaires ont été révélées en lien avec les différences d’allongeme

The heterotrophic growth of hypocotyl is a crucial process for successful seedling emergence. The present study is focused on the genetic determinism of its elongation in darkness in Medicago truncatula by analyzing the number and the length of cells of epidermis, the tissue controlling organ elongation.A large genetic variability of the epidermal cell number of the hypocotyl in seeds of 15 genotypes representative of the genetic diversity of the species was revealed. The stability of this trait in the seeds collected from different productions suggests it is under strong genetic control. This cell number was shown to be the main contributor of genotypic variation of hypocotyl length in optimal conditions. On the other hand, cell elongation becomes the major determinant of the genotypic differences observed under abiotic stresses (low temperature, water deficit).Quantitative Trait Loci (QTLs) controlling the number of epidermal cells and their maximal length at low temperature were then identified using a recombinant inbred lines population, and those impacting hypocotyl elongation at low temperature were highlighted.Finally, two genotypes sharing a similar cell number but contrasted capacities of cell elongation were compared more in detail. Proteins playing a role in the formation and organization of cytoskeleton and in the modification of the cell wall were revealed in connection with the differences in cellular elongation between genotypes. Moreover, differences in the cell wall sugar composition, in the degree of methylation of pectins and in a potential inhibito