Caractérisation de la famille multigénique des Aux/IAA, étude fonctionnelle du gène Sl-IAA27
Carole Bassa
Résumé:
Au cours du développement des plantes, l'auxine contrôle de nombreux processus dont notamment la dominance apicale, le phototropisme, la phyllotaxie, la formation des racines latérales et le développement des fruits. Le métabolisme, la perception ainsi que la signalisation de l’auxine ont majoritairement été étudiés chez Arabidopsis. Afin d’élucider la fonction de cette hormone au cours du développement des fruits, nous avons utilisé la tomate comme plante modèle. En effet la tomate est à la fois une espèce référence pour la famille des Solanacées mais également pour les plantes à fruits charnus. Les gènes Aux/IAA jouent un rôle déterminant dans la voie de signalisation auxinique en formant notamment un complexe avec l’un des récepteurs de cette hormone et en réprimant l’activité des facteurs de transcriptions de type ARF. Au cours de ce travail, nous avons caractérisé la famille multigènique des Aux/IAA chez la tomate. Elle est composée de 25 membres que nous avons nommés en référence à ceux d’Arabidopsis. Le niveau d’expression des gènes Aux/IAA est variable en fonction du gène, de l’organe ou du tissu considéré. L’expression de plusieurs de ces gènes est régulée à la fois par l’auxine et l’éthylène, ce qui suggère que les Aux/IAA sont reliés aux voies de signalisation de ces deux hormones. L’élucidation de la fonction des Aux/IAA de tomate est réalisée à travers la caractérisation de plantes transgéniques avec une attention particulière portée aux lignées montrant des phénotypes affectant le développement et la qualité du fruit ou présentant un intérêt pour le dialogue entre l’auxine et l’éthylène. Parmi ces lignées, les plantes sous-exprimant le gène Sl-IAA27 présentent une altération du développement des fleurs et des fruits. De plus, la diminution de l’expression de Sl-IAA27entraine la sous-expression de gènes impliqués dans la voie de biosynthèse de la chlorophylle se traduisant par une diminution de la teneur en chlorophylle dans les feuilles. Ces résultats montrent la diversité fonctionnelle des Sl-IAA et souligne le rôle de régulateur joué par l’auxine au cours du développement du fruit. ABSTRACT : The phytohormone auxin controls various developmental processes, including apical dominance, tropisms, vascular patterning and fruit set. Auxin metabolism, transport, perception and signaling are mainly studied in the plant model Arabidopsis. To understand the auxin regulation process of fruit development, the tomato plant which is a reference species for Solanaceae and fleshy fruit plants is a good model of study. Aux/IAA genes play a key role in auxin signaling pathway, through their participation to the receptor complex of the hormone and by repressing the activity of ARF type transcription factors. In this work the 25 Sl-IAA family members have been isolated and renamed according to their phylogeny relationship with AtIAAs. Sl-IAA genes display distinctive expression pattern in different tomato organs and tissues, and some of them display differential responses to auxin and ethylene, suggesting that Aux/IAAs may play a role in linking both hormone signaling pathways. To improve knowledge about Aux/IAA function, transgenic tomato plants have been generated. The involvement of Aux/IAAs in notably fruit development was addressed through the characterization of the Sl-IAA27 gene. Its down-regulation in plants lead to altered flower and fruit development with a modified shape of the fruits and reduced volume. Moreover, fertilization capacity was strongly altered by the silencing of Sl-IAA27 resulting in the formation of fruits with reduced seed number. In addition, the reduced expression of Sl- IAA27 leads to a down-regulation of genes involved in chlorophyll biosynthesis triggering reduced leaf chlorophyll accumulation content. These results showed a functional diversity among Sl-IAA family members and underlined the involvement of auxin notably in the regulation of fruit development.
Revue:
Thèse de l'Université de Toulouse
Lien:
ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00001971/01/bassa.pdf