Stage:82

From Master 2 Recherche Biosciences Végétales

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Caractérisation génétique et moléculaire de la ramification par l'utilisation de mutants EMS chez le tournesol

Laboratoire d'accueil : Laboratoire Interactions Plantes Microorganismes (LIPM), UMR INRA-CNRS 441-2594
Equipe d'accueil : Génétique et génomique des réponses aux stress abiotique et biotique du tournesol (Helianthus annuus L.) Responsable d’équipe : Patrick Vincourt
Encadrant(e)(s) : Stéphane Munos (Stephane.Munos@t oulouse.inra.fr Tel : 05 61 28 54 58)

Equipe d’accueil
L’équipe de génétique et génomique du tournesol au LIPM a été créé il y a 5 ans. Un des
objectifs de l'équipe est d'identifier les déterminants génétiques et moléculaires
gouvernant la régulation du rendement du tournesol en réponse aux changements de son
environnement. Dans cet objectif, nous développons des outils génétiques (population en
ségrégation, collection d'accessions sauvages et cultivées, mutants...) et utilisons des
méthodologies permettant de caractériser les réponses du tournesol à son
environnement.. Nous avons par exemple développé une population de mutants EMS afin
de créer de la variabilité phénotypique et d'utiliser cette collection pour la validation de
gènes candidats par la méthode TILLING. Ce sont ainsi 2200 familles M2 qui ont été
cultivées et caractérisées au champ durant l'été 2011.
Contexte scientifique
La ramification apicale est un processus biologique soumis à un fort contrôle génétique et
environnemental chez les végétaux. Le développement méristématique aboutissant à
celle-ci est lui même soumis à la régulation par des signaux endogènes, les hormones y
jouant un rôle important. Parmi celles-ci, les strigolactones sont connues pour inhiber la
ramification des parties aériennes (Umehara et al., 2008 ; Gomez-Roldan et al., 2008). De
plus, les strigolactones ont un effet stimulateur sur la germination de l'Orobanche (Xie et
al., 2010), une plante parasite racinaire, qui peut causer des pertes de rendement
importantes chez le tournesol.
Le tournesol cultivé ne comporte qu'une seule tige se terminant par le capitule. Or ce
caractère a subit une forte sélection au cours de la domestication car les tournesols
sauvages comportent au contraire une ramification parfois importante de leurs parties
aériennes. Cette ramification entraîne une augmentation du nombre de capitules qui sont
de taille réduite et présentent une maturation échelonnée dans le temps ne permettant
pas leur utilisation en culture.
Pourtant, un des moyens de créer un nouvel idéotype de tournesol mieux à même
d’exploiter les ressources de l’environnement pourrait consister à maîtriser la ramification
au niveau génétique pour développer des cultivars à ramification modérée et contrôlée.
Nous avons identifié au sein de la population de TILLING des mutants de tournesol pour la
ramification. Les ADNg de ces mutants ont été obtenus.
M2R BioSciences Végétales sujet 2011-2012
Université Paul Sabatier (Toulouse III)
Objectif
Le travail consistera à :
(i) caractériser au niveau génétique et moléculaire 8 familles de mutants M2 ayant été
identifiées en 2011 avec un phénotype marqué de ramification,
(ii) rechercher des mutants dans des gènes candidats connus pour leur implication dans la
ramification.
Dans le détail, la caractérisation génétique et moléculaire des 8 familles de mutant
consistera à caractériser finement ces mutants au niveau phénotypique. Des expériences
en serre de l'effet des strigolactones chez ces mutants seront également conduites. Au
niveau moléculaire, les ADNc d'une partie de ces huit mutants seront séquencés par la
combinaison de banques normalisées de cDNA issus de différents organes et l'utilisation
du séquenceur HiSeq2000. La régulation de gènes candidats impliqués dans la
ramification apicale sera mesurée chez ces mutants par qRT-PCR.
En parallèle à ce travail, des expériences de TILLING seront réalisées sur les ADNg des
2200 familles afin d'identifier les mutations dans une série de gènes candidats. Les
mutants identifiés seront ensuite caractérisés au niveau phénotypique mais en dehors du
cadre de ce stage.
Techniques
qRT-PCR, PCR, séquençage, bioanalyse et analyse bioinformatique
Références :
Victoria Gomez-Roldan, Soraya Fermas, Philip B. Brewer, Virginie Puech-Pagès, Elizabeth
A. Dun, Jean-Paul Pillot, Fabien Letisse, Radoslava Matusova, Saida Danoun, Jean-Charles
Portais, Harro Bouwmeester, Guillaume Bécard, Christine A. Beveridge, Catherine Rameau
& Soizic F. Rochange. (2008) Strigolactone inhibition of shoot branching. Nature 455:189-
194.
Mikihisa Umehara, Atsushi Hanada, Satoko Yoshida, Kohki Akiyama, Tomotsugu Arite,
Noriko Takeda-Kamiya, Hiroshi Magome, Yuji Kamiya, Ken Shirasu, Koichi Yoneyama, Junko
Kyozuka & Shinjiro Yamaguchi (2008) Inhibition of shoot branching by new terpenoid plant
hormones. Nature 455:195-200.
Xie, Xiaonan, Yoneyama Kaori & Yoneyama Koichi (2010) The Strigolactone Story. Annu.
Rev. Phytopathol. 48 : 93-117.