Modulation of pollen tube growth by ethylene signaling
Modulation de la croissance du tube pollinique par la signalisation éthylène
Résumé
Ethylene is a phytohormone controlling many processes of plant development. The importance of this hormone in fruit set regulation has been reported, but there are still gaps in our knowledge. The first chapter is dedicated to a review of the role of ethylene in the different stages of fruit set, as well as the role of auxin. Briefly, ethylene is involved in the pollen germination in the stigma, the pollen tube growth through the transmission tissues in the style and finally the fertilization of the ovule. The second chapter is centered on pollen tube (PT) elongation. Two opposite lines of Ethylene Receptors (ETRs) mutants were used: etr3-ko, a loss-of-function (LOF) mutant; and NR (Never Ripe), a gain of function (GOF) mutant. We showed that PT of etr3-ko grew faster than WT (Wild Type). On the contrary, NR PT elongation was slower than WT. Moreover, we confirmed that PT growth is enhanced by exogenous ethylene and inhibited by an ethylene perception inhibitor, 1-methylcyclopropene (1-MCP). The transcriptome profiling of PTs in etr3-ko and NR mutants, revealed that ethylene perception has major impacts on cell wall- and calcium signaling-related genes. The third chapter is focused on the role of 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC), a precursor of ethylene, as a signal by itself, independent of ethylene perception, on PT growth. We discovered that exogenous ACC stimulated PT growth even when ethylene perception was inhibited by 1-MCP treatment or the NR mutation. Furthermore, in EBS:GUS transgenic pollen, GUS activity was stimulated by ACC in the presence of 1-MCP. These data suggest that ACC signaling can bypass the ethylene receptor step to stimulate PT growth.
L'éthylène est une phytohormone contrôlant de nombreux processus de développement des plantes. L'importance de cette hormone dans la régulation de la mise à fruit a été décrite, mais il y a encore des points non éclaircis. Le premier chapitre constitue une synthèse sur le rôle de l'éthylène dans les différentes étapes de la mise à fruit, ainsi que le rôle de l'auxine. En bref, l'éthylène est impliqué dans la germination du pollen dans le stigmate, la croissance du tube pollinique à travers les tissus du style et enfin la fécondation de l'ovule. Le deuxième chapitre porte sur l'allongement du tube pollinique (TP). Nous avons utilisé deux lignées opposées de mutants des récepteurs de l'éthylène (ETR): etr3-ko, un mutant perte de fonction (LOF); et NR (Never Ripe), un mutant gain de fonction (GOF). Nous avons montré que les TPs de etr3-ko se développaient plus rapidement que ceux du WT (Wild Type). Au contraire, l'allongement des TPs de NR était plus lent que ceux du WT. De plus, nous avons confirmé que la croissance du TP est stimulée par l'éthylène exogène et inhibée par un inhibiteur de la perception de l'éthylène, le 1-méthylcyclopropène (1-MCP). L’analyse transcriptomique des TPs de mutants etr3-ko et NR, a révélé que la perception de l'éthylène a des impacts majeurs sur les gènes liés à la modification de la paroi cellulaire et de la signalisation calcique. Le troisième chapitre est axé sur le rôle de l'acide 1-aminocyclopropane-1-carboxylique (ACC), un précurseur de l'éthylène, en tant que signal en soi (indépendant de la perception de l'éthylène) sur la croissance du TP. Nous avons découvert que l'ACC exogène stimulait la croissance des TPs même lorsque la perception de l'éthylène était inhibée par le traitement au 1- MCP ou la mutation NR. De plus, dans le pollen transgénique EBS:GUS, l'activité GUS a été stimulée par ACC en présence de 1-MCP. Ces données suggèrent que la signalisation ACC peut contourner l'étape du récepteur de l'éthylène pour stimuler la croissance de TPs.
Origine : Version validée par le jury (STAR)