Caractérisation des gènes AtNCED impliqués dans la biosynthèse de l'acide abscissique dans la graine d'Arabidopsis thaliana

• Main Author: Lefebvre, Valérie
• Published: INAPG (AgroParisTech) 2005
• Subjects: [SDV] Life Sciences; Abscissique acide; Arabis thaliana; Génétique
• Online Access: http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001585; http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/50/01/31/PDF/these_complete.pdf

L'acide abscissique (ABA) est une hormone végétale impliquée dans la réponse des plantes aux stress et également dans la maturation et la germination des graines. L'ABA est issu du clivage des caroténoïdes (C40) et les étapes précoces sont communes à la formation de pigments, tels que le carotène et le lycopène par exemple. L'étude d'un mutant vivipare de maïs, vp14, déficient en ABA, a permis de cloner l'un des gènes impliqués dans l'étape de clivage des caroténoïdes en xanthoxine (C15), catalysé par les 9-cis-époxycaroténoïdes dioxygénases (NCED) et considéré comme l'étape limitante dans la biosynthèse de l'ABA (Schwartz et al., 1997). L'étude ultérieure de ces enzymes dans plusieurs espèces a montré qu'elles étaient codées par des familles multigéniques et cette famille comporte 9 membres appelés AtNCED chez Arabidopsis, mais seulement 5 d'entre-eux seraient impliqués dans la biosynthèse de l'ABA (Iuchi et al., 2001) (Tan et al., 2003). Ce travail de thèse a porté sur la caractérisation des gènes AtNCED impliqués dans la biosynthèse de l'ABA dans la graine d'Arabidopsis. Dans ce but, nous avons tout d'abord déterminé les expressions des 7 AtNCED les plus homologues à VP14 au cours du développement des siliques et dans les parties végétatives. Cette étude a montré que les 5 gènes potentiellement impliqués dans la biosynthèse de l'ABA sont exprimés dans les graines. Parmi eux, AtNCED6 et AtNCED9 présentent une accumulation de leurs transcrits exclusivement dans les siliques. L'analyse détaillée de leurs patrons d'expression a permis de localiser les transcrits d'AtNCED6 dans l'albumen des graines à tous les stades de développement, avec un pic d'accumulation à 14 JAF. Le gène AtNCED9 s'exprime légèrement plus tôt qu'AtNCED6, et ses transcrits ont été détectés dans l'embryon, ainsi que dans l'albumen des graines. Les mutants Atnced9 présentent des phénotypes similaires aux mutants Atnced6, plus faibles que des mutants ABA-déficients affectés dans des gènes uniques. Ils présentent une déficience en ABA uniquement dans les graines, qui se traduit par une réduction de la teneur en ABA et une résistance au paclobutrazol, mais la dormance des graines n'est pas affectée. La dormance et le besoin en gibbérellines pour germer seraient donc deux événements physiologiques régulés différemment par l'ABA. Par contre, les graines des doubles mutants Atnced6, Atnced9 présentent une dormance réduite. Ceci implique la participation de l'ABA synthétisé dans l'albumen dans le phénomène de mise en place de la dormance au cours du développement de la graine. De plus, la composition en acides gras des mutants Atnced6 est différente du sauvage, donc l'ABA synthétisé dans l'albumen intervient également dans la régulation de l'accumulation des réserves de la graine. L'analyse de l'expression de deux autres gènes, AtNCED2 et AtNCED3, montre que leurs transcrits s'accumulent en même temps au cours du développement de la graine, mais leurs patrons spatial d'expression diffèrent, suggérant que chaque enzyme pourrait permettre la synthèse de pools d'ABA impliqués dans des processus physiologiques distincts.