Etude de l'effet dosage d'HEI10 sur la régulation de la recombinaison méiotique chez 2 Brassicacées cultivées allopolyploides (C. sativa et B. napus)

Studies on HEI10 dosage effect on the regulation of meiotic recombination in 2 Brassicaceae allopolyploid crops (C. sativa and B. napus)

• Auteur / Autrice : Marie Casado
• Direction : Eric Jenczewski
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences végétales
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021; Soutenance le 28/11/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IJPB - Institut Jean-Pierre Bourgin
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Pôle Génomes
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)

Mots clés

Mots clés libres

Polyploïdie

Recombinaison

Méiose

Dosage

Hei10

Induction d'haploïdes

Polyploidy

Recombination

Meiosis

Dosage

Hei10

Haploid Induction

Résumé

La recombinaison méiotique est un processus clé du développement des organismes sexués, indispensable à la production de gamètes équilibrés et donc à la fertilité des espèces. De plus, elle représente un enjeu majeur en amélioration des plantes car elle permet, grâce aux crossovers (CO), de brasser la diversité génétique initialement répartie entre individus. Or, si d'importants progrès ont été faits dans notre compréhension des mécanismes responsables de la formation des crossovers, on ne sait pas comment ces mécanismes se sont adaptés pour assurer une ségrégation régulière des chromosomes chez les espèces allopolyploïdes. Ces dernières présentent en effet plusieurs jeux de chromosomes apparentés, qui sont toujours capables de recombiner, mais entre lesquels la formation des crossovers doit être limitée pour assurer une plus grande stabilité méiotique et génomique. Nos travaux précédents nous ont amenés à penser qu'une réduction de l'efficacité de la principale voie de formation des crossovers (voie ZMM, CO de voie I) pourrait participer à cette nécessaire adaptation des mécanismes de la recombinaison dans un contexte polyploïde. C'est l'hypothèse que nous entendons tester dans ce projet. Pour ce faire, nous nous proposons de faire varier, à la hausse et à la baisse, le nombre de copies des gènes codant deux protéines essentielles pour la formation des COs de voie I (HEI10 et HEIP1, qui interagissent l'une avec l'autre) et d'en analyser les conséquences sur la stabilité méiotique de deux espèces cultivées de Brassicacées : le colza (Brassica napus) et la Cameline (Camelina sativa). Nous combinerons des approches de génétique et de (immuno-) cytologie pour quantifier le nombre de COs et l'apparition d'éventuels défauts méiotiques chez des plantes déficientes pour tout ou partie des gènes codant HEI10 ou HEIP1, ou au contraire chez des plantes présentant des copies surnuméraires des gènes codant ces protéines. Le/la doctorant(e) contribuera également à la finalisation de travaux en cours pour produire une lignée inductrice d'haploïdes chez la Cameline, qui pourrait contribuer à quantifier plus précisément la formation des crossovers entre homéologues.

Meiotic recombination is a fundamental process for all sexual eukaryotes; it is required to produce balanced gametes and therefore is essential to the fertility of species. Meiotic recombination is also crucial for plant breeding because it allows, through the formation of crossovers (COs), to reshuffle genetic material between individuals and between species. Although considerable progress has been made in deciphering the mechanisms of crossover formation, it largely remains to understand how balanced chromosome segregation is achieved in allopolyploid species that contain multiple sets of related chromosomes. In these species, the slightly divergent “homeologous” chromosomes inherited from the different parental species, which still retain the ability to recombine, must be sorted out at the onset of meiosis to ensure correct chromosome segregation. Our previous work has led to considering that a reduction in the efficiency of the main crossover pathway could be a general route to achieve this meiotic adaptation to polyploidy. This is the hypothesis we want to explore further in this project. For this, we propose to manipulate the dosage of two proteins involved in the main crossover pathway (HEI10 and HEIP1) and analyze the consequences for meiotic stability in two allopolyploid crops (Brassica napus & Camelina sativa). We will use a combination of (immuno-) cytological and genetic approaches to assess crossover formation and chromosome segregation in plants defective for HEI10 or HEIP1 copies or conversely showing extra HEI10 or extra HEIP1 copies. A key aspect will be to analyze whether manipulating HEI10/HEIP1 dosage will promote crossover formation between homoeologous chromosomes. For this purpose, the PhD student will pursue ongoing work that aims to produce a haploid-inducer line of C. sativa by manipulating the centromere-specific histone H3 variant (CENH3).