Implication du métabolisme oxydatif dans le mécanisme de débourrement des bourgeons axillaires chez le rosier buisson (Rosa ‘Radrazz’)

Alternate oxidase (AOX), ATP, Branching, Glutathione, Hydrogen peroxide (H2O2), Photocontrol.

• Auteur / Autrice : Alexis Porcher
• Direction : Alain Vian, Jérémy Lothier, Vincent Guérin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie, biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 11/12/2020
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut de Recherche en Horticulture et Semences (2012-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Rameau, Jean-Philippe Reichheld, Graham Noctor, Laurence Geny-Denis, Nathalie Leduc
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Catherine Rameau, Jean-Philippe Reichheld

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ramifications (botanique)

Peroxyde d'hydrogène

Glutathion

Mots clés libres

Atp

Oxydase alternative (AOX)

Photocontrôle

Alternate oxidase (AOX)

Atp

Branching

Glutathione

Hydrogen peroxide (H2O2)

Photocontrol

Résumé

Le débourrement des bourgeons, qui conditionne la ramification des plantes, est un processus complexe qui résulte de l’intégration des contributions d’un ensemble d’acteurs tant environnementaux (lumière, température, nutrition) qu’internes à la plante (phytohormones, sucres,azote…). Le développement des plantes est également régulé par les ROS (espèces réactives de l’oxygène), notamment l’H2O2 dont l’action répressive sur le processus de ramification a été bien établie, sans pour autant que son rôle dans le processus de débourrement des bourgeons ne soit décrit. Nous avons montré chez le rosier buisson que les bourgeons quiescents présentent des teneurs élevées en H2O2, qui inhibent fortement le débourrement. L’activation rapide de sa détoxification par les voies de l’ascorbate et du glutathion sont les processus essentiels permettant l’engagement du débourrement. L’applicationd’H2O2 réprime la formation d’organes dans le bourgeon et provoque l’activation des gènes inhibiteurs du débourrement et la répression de ceux qui l’activent. Le traitement par le BSO, un inhibiteur de synthèse du glutathion, réprime fortement le débourrement, soulignant l’importance du glutathion dans ce mécanisme.Le photo contrôle est un processus qui, chez le rosier, conditionne strictement le débourrement à la présence de lumière. La teneur des bourgeons enH2O2 reste continuellement élevée à l’obscurité.L’application de cytokinines (CK) de synthèse, qui force le débourrement à l’obscurité, restaure la détoxification de l’H2O2 par les voies de l’ascorbate et du glutathion. Les CK sont inefficaces en présence de BSO, ce qui permet d’établir que leurs actions se situent en amont de celle du glutathion.Nous avons par ailleurs montré que la quiescence du bourgeon est associée à une faible synthèse d’ATP qui pourrait être liée à l’accumulation d’oxydase alternative (AOX2), une protéine mitochondriale détournant le flux d’électron de la chaine respiratoire. En revanche l’inhibition du débourrement par le photo contrôle n’implique pasl’AOX2 mais plutôt une composante trophique.

Bud outgrowth, which conditions plant branching, is a complex process that results from the integration of the contributions of different actors, both environmental (light, temperature, nutrition) and internal to the plant (phytohormones, sugars,nitrogen...). Plant development is also regulated by ROS (Reactive Oxygen Species), notably H2O2, whose repressive action on the branching process has been well established, although its role in bud outgrowth process has not been described. We showed that quiescent buds in rosebushes present high levels of H2O2, which strongly inhibit bud burst.The rapid activation of ascorbate-glutathione dependentscavenging pathways are essential to bud outgrowth. The application of H2O2 represses organs formation in the bud and promotes outgrowth repressing genes and prevents those that activate it.Treatment with BSO, an inhibitor of glutathione synthesis, strongly suppresses bud burst, underlining the importance of glutathione in this mechanism. Photocontrol is a process which, in roses, strictly conditions bud outgrowth to the presence of light. The H2O2 content of the buds remains continuously high in darkness while the application of synthetic CK, which forces bud outgrowth restores the H2O2s cavenging through ascorbate-glutathionep athways. CKs are ineffective in the presence of BSO, establishing that CK operates upstream of glutathione in bud outgrowth. We have also shown that the quiescence of bud is associated with poor ATP synthesis that could result from the accumulation of alternative oxidase (AOX2), a mitochondrial protein that interrupts the flow of electrons in the respiratory chain. In contrast, the photocontrol inhibition of budburst does not involve AOX2 but rather nutrients.