Blanc SVSE 7 - Blanc - SVSE 7 - Biodiversité, évolution, écologie et agronomie

Identification et caractérisation des mutations DOMINANT DOUBLE (DODO) and DOUBLE FLOWER (DF) chez le pétunia et la rose – DODO

Etude des mutations à fleurs doubles chez deux plantes ornementales : Rosa et Petunia

Des variétés doubles ont été trouvées et sélectionnées par les obtenteurs dans un grand nombre d’espèces ornementales. Nous utilisons Rosa et Petunia, pour faire une analyse comparée, chez deux espèces différentes, du développement des fleurs doubles

Identification de mutations florales spécifiques aux plantes ornementales

Les mutations contrôlant le caractère « fleur double » chez les plantes ornementales Rosa et Petunia sont inconnues à ce jour. Le projet vise à identifier les mécanismes génétiques et moléculaires en jeu chez les deux plantes. Ce type de mutation n’existe pas chez la plante modèle Arabidopsis, les résultats apporteront donc un éclairage sur un mécanisme nouveau. Les résultats sont également d’un grand intérêt pour la comparaison du développement floral de deux sous-clades de plantes à fleur ayant divergé il y a plus de 100 millions d’années.

Pour localiser la mutation sur les chromosomes de Rosa et Petunia une approche de cartographie génétique est employée. Elle est combinée à une analyse à l’échelle globale des gènes (le « code » inscrit dans l’ADN des plantes) et de leur fonctionnement. En combinant les informations données par la génétique et l’étude du fonctionnement des gènes, des gènes candidats seront identifiés et testés dans des expériences in planta.

Le projet est en cours de démarrage, donc peu de faits marquants sont diffusables en direction du grand public. L’approche cartographique a permis d’identifier un fragment de chromosome dans lequel la mutation est localisée chez Rosa, et chez Petunia. L’analyse du contenu en gènes de ce fragment de chromosome est en cours.

Si les perspectives de ce travail sont encore peu claires, nous savons d’ores et déjà qu’il apportera des connaissances sur le développement floral des plantes ornementales.

Le projet est à son début, il n’y a pas d’article ni de brevet pour l’instant.

Identification et caractérisation des mutations DOMINANT DOUBLE (DODO) and DOUBLE FLOWER (DF) chez le Pétunia et la Rose

La description du contrôle génétique de l’initiation des organes floraux et de l’acquisition de leur identité est d’un intérêt majeur en biologie des plantes. Durant les vingt dernières années, nous avons fait des progrès immenses dans la compréhension des mécanismes fondamentaux qui gouvernent l’acquisition de l’identité des organes floraux et l’architecture florale. Ces recherches ont été menées principalement sur l’organisme modèle Arabidopsis thaliana. En particulier, l’identification des mutations florales qui sous-tendent le modèle ABC(E) a servi de cadre pour mieux comprendre le développement floral et l’évolution des fleurs chez d’autres espèces. L’une des anomalies florales les plus connues est la «fleur double», qui regroupe tout un ensemble de fleurs possédant des pétales surnuméraires, et dont certaines présentent même une nouvelle fleur à l’intérieur de la corolle. Cette qualité ornementale est recherchée, et des variétés doubles ont été trouvées et sélectionnées par les obtenteurs dans un grand nombre d’espèces ornementales. Chez A. thaliana, la mutation récessive à fleurs doubles agamous (ag) a été clonée et le gène muté code pour un facteur de transcription à boîte MADS. Le gène AGAMOUS représentant la fonction C dans le modèle ABC(E) est nécessaire à l’identité des étamines et des carpelles. Dans les mutants à perte de fonction C, les étamines sont remplacées par des pétales et une nouvelle fleur (elle aussi aberrante) apparaît à la place des carpelles. Cependant, chez de nombreuses espèces la mutation fleur double est dominante, et ne peut être expliquée par une simple perte de la fonction C. C’est le cas chez la Rose ou le phénotype des fleurs doubles est associé à une mutation dominante qui décale la frontière d’expression de l’orthologue d’AGAMOUS vers le centre de la fleur. De façon similaire, les mutants DOMINANT DOUBLE (DODO) chez le Pétunia développent toujours des étamines et un pistil, ainsi qu’une augmentation du nombre de pétales et d’étamines. L’augmentation du nombre de pétales s’inscrit dans le second verticille, en l’absence d’expression du gène AGAMOUS. Les mécanismes moléculaires de mise en place de ce caractère «fleur double» dominant restent inconnus à ce jour. L’identification de ces mécanismes est donc d’un intérêt fondamental et représente une nouvelle avancée vers la compréhension des mécanismes gouvernant la mise en place et l’évolution de l’architecture des fleurs. Dans le cadre de ce projet, nous proposons d’identifier les bases moléculaires de la formation de fleurs doubles chez le Pétunia et chez le rosier, deux espèces ornementales de premier rang dans lesquelles la sélection de fleurs doubles durant la domestication a eu un impact majeur sur la qualité ornementale. Dans un premier temps, nous identifierons ces mutations par clonage positionnel, en parallèle chez la rose et chez Pétunia. L’analyse du transcriptome par RNAseq («digital gene expression», DGE) permettra d’obtenir des informations précieuses sur les évènements développementaux en aval de DODO et DF. Le phénotype «fleur double» dominant étant très similaire entre le rosier et le Pétunia, nous pensons qu’il y a une forte probabilité que le même locus soit affecté. Si cette hypothèse s’avère vraie, la recherche croisée de gènes communs au sein de l’intervalle de cartographie facilitera l’identification de la mutation. L’utilisation de notre collection de mutants floraux de Pétunia facilitera l’analyse génétique des interactions du gène DODO avec les gènes connus du développement floral. Enfin, une validation fonctionnelle par trangenèse et une généralisation par l’étude d’une collection de Roses historiques et d’autres espèces à fleurs doubles permettra d’évaluer la diversité des fleurs doubles et de valider l’identité du(des) gène(s) muté(s).

Coordination du projet

MICHIEL VANDENBUSSCHE (Laboratoire Reproduction et developpement des plantes)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Evo-Devo RDP - CNRS Laboratoire Reproduction et developpement des plantes
MorFlo RDP- CNRS Laboratoire Reproduction et developpement des plantes-Ecole Normale Superieure LYON
IRHS Institut de Recherche en Horticulture et Semences, INRA-Angers Nantes

Aide de l'ANR 436 680 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2013 - 48 Mois

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