Recherche d`événements moléculaires associés à l`avortement des

Recherche d’événements moléculaires associés à l’avortement des ovules ou jeunes
grains de maïs en réponse au déficit hydrique
Equipe : Modélisation et Analyse de l’interaction Génotype Environnement (MAGE)
Unité : Laboratoire d'Ecophysiologie des Plantes sous Stress Environnementaux (LEPSE)
Contact : Olivier Turc, [email protected] Tel 04 99 61 26 33 Fax 04 67 61 21 16
Contexte
Le maïs est très sensible au manque d’eau pendant les quelques semaines encadrant la
floraison. Cette sensibilité se traduit par une forte augmentation des avortements de grains en cas de
déficit hydrique pendant cette période. Il existe cependant des sources de tolérance, notamment dans
du matériel génétique d’origine tropicale où la culture de maïs est conduite sans irrigation. L'analyse et
la modélisation du fonctionnement de génotypes présentant des réponses contrastées aux déficits
hydriques est un outil pour identifier les mécanismes et les régions du génome mis en jeu dans les
différentes stratégies de tolérance au manque d’eau. C'est une première étape vers la construction de
cultivars adaptés à différents scénarios climatiques et modes de conduite. Ce sujet associe, dans une
démarche intégrative, des méthodes d’analyse phénotypique de la croissance et des méthodes
"omiques", afin de modéliser, sur la base de mécanismes physiologiques, un processus à l’échelle de la
plante entière : l’avortement des grains sur un épi de maïs, en réponse au déficit hydrique.
Des premiers résultats acquis dans notre équipe de recherche suggèrent un rôle important des
mécanismes contrôlant la vitesse de développement des organes et la signalétique entre organes, tandis
que le métabolisme carboné semble peu impliqué dans le déterminisme de l’avortement des jeunes
ovaires en réponse au manque d’eau (Oury, 2010 ; Ashenafi, 2011).
Programme de recherche
Le travail consistera à analyser, sur 3 génotypes présentant des comportements contrastés pour
l’avortement des grains, l’avancement du développement des organes situés à différentes positions sur
l’épi, sur des plantes ayant ou non subi une contrainte hydrique, en utilisant des techniques d’imagerie,
de transcriptomique, protéomique et métabolomique. Les échantillons à analyser proviennent de
plantes cultivées en 2012 sur nos dispositifs expérimentaux. La croissance, le développement, la
photosynthèse et la transpiration des plantes, l’intensité et la position des avortements d’ovaires ont été
caractérisés (Péquignot, 2012).
L’analyse de la croissance des organes, à partir d’images déjà acquises, permettra de
déterminer les dates d’arrêt de croissance des organes qui avortent dans chacune des situations
étudiées, et de les mettre en relation avec les événements moléculaires qui précèdent l’avortement. Les
analyses "omiques" seront réalisées dans le cadre d’une collaboration avec 3 autres équipes partenaires
au sein d’un projet ANR. Elles renseigneront sur les processus associés à l’avortement (état carboné
local, gènes spécifiques activés ou réprimés, protéines). On identifiera ainsi des marqueurs
moléculaires de l’état de développement et du passage vers l’avortement.
Fondées sur cette analyse, on dégagera les règles d’arrêt du développement des organes
(hiérarchie, priorités entre organes ; existence d’un stade critique ; rôle des flux C et eau et de leur
couplage…) qui seront la base d’un modèle de formation du nombre de grains en réponse au déficit
hydrique, rendant compte des différences entre génotypes au travers de mécanismes.
Ce sujet ouvre la voie à un travail de thèse sur une gamme génotypique élargie, dans le cadre
d’un projet pluridisciplinaire européen associant des partenaires publics et privés.
Références de l’équipe en rapport avec le sujet
Ashenafi M. 2011. Mémoire M1 Biotechnologie des Plantes Tropicales, UM2 Montpellier, France.
Chenu K, Chapman SC, Hammer GL, McLean G, Salah HBH, Tardieu F. 2008. Plant, Cell & Environment 31: 378-391.
Fuad-Hassan A, Tardieu F, Turc O. 2008. Plant, Cell & Environment 31: 1349-1360.
Muller B, Pantin F, Génard M, Turc O, Piques M, Gibon Y. 2011. Journal of Experimental Botany 62: 1715-1729.
Oury V. 2010. Mémoire M2R Biologie Fonctionnelle des Plantes, UM2 Montpellier, France.
Péquignot C. 2012. Mémoire L3Pro Amélioration Génétique des Plantes, ENFA Toulouse, France.
Welcker C, Boussuge B, Bencivenni C, Ribaut JM, Tardieu F. 2007. Journal of Experimental Botany 58: 339-349.