Caractérisation multiomique dans la compréhension des mécanismes contrôlant les traits floraux majeurs chez Rosa x damascena

Multiomic characterization in the understanding of the mechanisms controlling major floral traits in Rosa x damascena

• Auteur / Autrice : Yuo-Myoung Noh
• Direction : Mohammed Bendahmane, Gilles Comte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 08/07/2024
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Reproduction et Développement des Plantes (Lyon ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Belle de Maïa
• Jury : Président / Présidente : Michiel Vandenbussche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohammed Bendahmane, Gilles Comte, Michiel Vandenbussche, Nicolas Langlade, Adnane Boualem, Hélène Adam, Amal Ait Hida
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Langlade, Adnane Boualem
• DOI : 10.70675/cfbb80f0z986fz48a4zb776z47eba525d4d6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Roses

Rosiers

Fleurs -- Odeurs

Mots clés libres

Rosa x damascena

Fleur

Génome

Analyse chimique

Transcriptome

Parfum

Rosa x damascena

Flower

Genome

Chemical analysis

Transcriptomics

Fragrance

Résumé

La rose est communément appréciée en tant que plante ornementale et à parfum à travers le monde depuis l’antiquité́. Ainsi, les différents traits floraux comme la couleur des pétales, le parfum, la formation de fleur double et encore la floraison récurrente ont attirés l’attention des sélectionneurs pour créer plus de 35 000 variétés de roses modernes (Rosa x hybrida). Si la majorité des roses modernes sont cultivées pour la fleur coupée, les roses anciennes à parfum sont cultivées pour la production de l’huile essentielle de rose. Parmi ces roses à parfum appartenant majoritairement à la section Gallicanae du genre Rosa, l’espèce Rosa x damascena Mill. est la plus appréciée dans les secteurs cosmétique, pharmaceutique et l’industrie du parfum du fait de la grande diversité de métabolites secondaires produites dans la fleur. Alors que différentes des analyses chimiques de la fleur, de l’huile essentielle et de l’hydrolat de rose sont réalisées depuis ces deux dernières décennies, l’absence d’un génome de référence de haute qualité ainsi que de la recherche intégrée limite la compréhension des mécanismes moléculaires contrôlant la qualité de Rosa x damascena. Durant ma thèse, une étude multiomique a été réalisée sur Rosa x damascena, faisant appel aux données métabolomique, transcriptomique et génomique. À l’issue de cette étude, j’ai identifié des molécules volatiles et non-volatiles spécifiques à chacun des organes floraux et mis en évidence la corrélation entre la variation dans la production métabolique et l’expression différentielle des gènes de voies de biosynthèses de ces molécules. De plus, de nouvelles enzymes candidates impliquées dans le déterminisme de la spécificité métabolique chez Rosa x damascena sont proposées. En parallèle, la caractérisation de son génome a mis en évidence l’hétérogénéité structurelle reflétant l’origine hybride de cette rose tétraploïde. Enfin, ce travail a permis d’établir un atlas des données multiomiques qui permettra de répondre à d’autres questions biologiques chez Rosa x damascena, et vraisemblablement à d’autres rosiers.

The rose is commonly appreciated as an ornamental and perfume plant throughout the world since antiquity. Various floral traits such as petal colour, fragrance, double flower formation and even recurrent flowering attracted the breeders to create more than 35,000 varieties of modern roses (Rosa x hybrida). If the majority of modern roses are cultivated for cut flower, old perfume roses are grown for the production of rose essential oil. Among these perfume roses belonging mainly to the Gallicanae section of the genus Rosa, the species Rosa x damascena Mill. is the most popular in the cosmetics, pharmaceutical and perfume industries due to the wide variety of secondary metabolites produced in the flower. While different chemical analyses of flower, essential oil and rose hydrosol have been performed for the past two decades, the lack of a high-quality reference genome and integrated research limits the understanding of the molecular mechanisms controlling the quality of Rosa x damascena. During my thesis, a multiomic study was performed on Rosa x damascena, using metabolomic, transcriptomic and genomic data. Then, I identified volatiles and non-volatile molecules specific to each of the floral organs and highlighted the correlation between the variation in metabolic production and the differential expression of the genes involved in the corresponding biosynthetic pathways. In addition, new candidate enzymes implicated in the determinism of metabolomic specificity in Rosa x damascena are proposed. In parallel, the characterization of its genome highlighted the structural heterogeneity reflecting the hybrid origin of this tetraploid rose. Finally, this work made it possible to establish an atlas of multiomic data that will answer other biological questions related to Rosa x damascena, and probably other rose species.