Compréhension moléculaire et épigénétique de la dormance chez des bourgeons floraux de cerisier doux (Prunus avium, L)

Towards a better understanding of dormancy in sweet cherry floral buds using molecular and epigenetic approaches

• Auteur / Autrice : Noémie Vimont
• Direction : Elisabeth Dirlewanger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Végétale
• Date : Soutenance le 07/09/2018
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie du fruit et pathologie
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Maury
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Maury, Christophe Plomion, Fabrice Foucher, Emeline Teyssier, Mathilde Orsel-Baldwin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Plomion, Fabrice Foucher

Mots clés

Mots clés contrôlés

Changements climatiques -- Adaptation

Floraison

Transcriptome

Dormance

Prunus

Mots clés libres

Dormance

RNA-seq

ChIP-seq

Transcriptome

Prunus avium L.

Dormancy

RNA-seq

ChIP-seq

Transcriptome

Prunus avium L.

Résumé

Le réchauffement climatique est déjà une réalité et une hausse des températures de 2 à 4°C est attendue d’ici 2050. Pour les espèces fruitières, un des impacts les plus notables dus au changement climatique a été observé pour la phénologie de la floraison et les dates de maturation des fruits. En effet, la phénologie de la floraison est sous la dépendance directe d’une sortie adéquate de dormance des bourgeons, largement contrôlée par la température. Au cours de mon projet de thèse, des approches physiologiques, moléculaires et transcriptomiques ont été combinées afin d’analyser finement la réponse à la température chez différentes variétés de cerisier ayant des dates de sortie de dormance et de floraison différentes. Les analyses du transcriptome par le biais de RNA-seq ont permis d’obtenir une liste de gènes marqueurs impliqués dans la progression de la dormance et pourront être utilisés comme outil pour l’aide à la décision afin d’estimer le statut de dormance des arbres.Ce qui est particulièrement important pour les producteurs qui ont besoin de connaitre un interval temps précis pour appliquer des produits de levée de dormance. Des quantifications de phytohormones ont révélé l’importance de l’acide abscissique et de ses catabolites dans l’induction et la maintenance de la dormance. En complément de l’étude transcriptomique,une approche épigénétique a été faite sur des bourgeons floraux de cerisier. Nous avons trouvé que la sortie de dormance était associée à certaines marques histones comme la méthylation et l’acétylation des histones. L’impact agronomique de ce projet sera d’apporter une meilleure connaissance des gènes et des mécanismes impliqués dans la dormance dans le but de créer de nouvelles variétés adaptées aux futures conditions climatiques en France et dans plusieurs régions du monde.

Plants are sessile organisms and must adapt their physiology to seasonal changes tosubsist over time. Their ability to perceive and respond to changes in temperature is a keydeterminant of their survival. For perennial plants, this is especially important becauseflowering occurs in the next season and reproductive structures can be exposed to hightemperature fluctuations, particularly low winter temperatures. One of the strategies tosurvive under low temperatures is a period of dormancy. In sweet cherry (Prunus avium L.),which is a perennial fruit tree belonging to the Rosaceae family, dormancy is mainly inducedby low temperatures. However, the mean surface temperature of the earth is increasing andthis climatic change may have serious negative consequences on dormancy release,potentially resulting in lower cherry production. Despite the effect of temperature ondormancy and bud break, the molecular events regulating these processes are still poorlyunderstood. We performed transcriptomic analysis on flower buds of different cherry cultivarsdisplaying contrasting flowering times to identify genes involved in dormancy regulation. Atime-course spanning the entire bud development until flowering was performed to explorespecific biological processes. A list of marker genes associated with dormancy progressionwas identified and can be used as a decision-making tool to estimate the dormancy status ofbuds. This is particularly relevant for growers who need to know the optimal timing to applydormancy release products. Phytohormone quantifications have revealed that abscisic acidand its catabolites play an important role in the induction and maintenance of dormancy. Inaddition, we investigated potential epigenetic mechanisms regulating dormancy using ChIPseqand epigenetic drugs. We found that histone deacetylation is involved in bud break aswell as repressive and active histone marks such as H3K27me3 and H3K4me3, respectively.These results provide a source of information to create predictive models, which will bepowerful tools to assist breeding strategies.