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Développement des grains chez les graminées

Comment Brachypodium distachyon, une plante modèle sauvage, aide à comprendre la mise en place de leurs parois.

épis de Brachypodium distachyon © BIA Nantes
Mis à jour le 20/02/2019
Publié le 18/02/2019

Les parois cellulaires végétales, principalement composées de polysaccharides (cellulose, hémicelluloses et pectines) et de protéines, jouent un rôle primordial au cours du développement de la plante. La nature des polysaccharides, leur distribution et le degré de substitution de leur chaîne principale varient en fonction du tissu ou organe considéré, ainsi que du stade de développement et du stress environnemental. Le remodelage des polysaccharides est un évènement essentiel pour permettre à la plante de répondre à ses besoins physiologiques au cours de son développement. Il conditionne notamment la taille et la qualité des grains chez les graminées.

Alors que la composition pariétale de l’albumen amylacé a été largement décrite dans le grain mature de Brachypodium, plante modèle des graminées, peu de données sont disponibles quant à la distribution des polysaccharides pariétaux au cours du développement du grain. Ces données sont pourtant indispensables pour comprendre la dynamique des parois et pour les relier aux processus de développement du grain. 

Cette étude apporte une vue globale de la composition et la distribution des polysaccharides pariétaux du grain de Brachypodium au cours de son développement. Des changements de composition apparaissent à la fois dans les tissus maternels (qui correspondent aux enveloppes externes du grain) et dans l’albumen. Un certain nombre d’évènements sont partagés par Brachypodium et le blé, tels qu’une déposition massive de pectines dans une des assises cellulaires des enveloppes externes. De plus, la distribution atypique des polysaccharides au sein de cette assise suggère que cette dernière pourrait jouer un rôle particulier au cours de la croissance du grain. Des modifications de structures de certains polysaccharides apparaissent durant le développement du grain, telles que des variations du degré de méthylation des homogalacturonanes ou encore du degré de substitution des arabinoxylanes par l’arabinose.

Certaines connexions ont pu être établies entre ces modifications pariétales et la présence d’enzymes de modification de la paroi précédemment identifiées par des analyses protéomiques. Elles permettront de mieux comprendre le rôle que jouent les différents polysaccharides sur la dynamique des parois au cours du développement du grain.

Epis de Brachypodium distachyon (gauche) et image de microscopie de fluorescence d’une coupe de grain en développement de Brachypodium distachyon colorée à l’acridine orange, mettant en évidence les différents tissus des enveloppes externes du grain.. © Inra, BIA Nantes
Epis de Brachypodium distachyon (gauche) et image de microscopie de fluorescence d’une coupe de grain en développement de Brachypodium distachyon colorée à l’acridine orange, mettant en évidence les différents tissus des enveloppes externes du grain. © Inra, BIA Nantes

Partenaires : cette étude a été menée par l'unité BIA (équipe "Paroi Végétale et Polysaccharides Pariétaux" (PVPP) et plateforme BIBS) à Nantes, en collaboration avec l'UMR Inra-AGROCAMPUS-Univesrité d'Angers IRHS (équipe Imagerie pour l'Horticulture et le Phénotypage (ImHorPhen)) à Angers.

Publication associée : Francin-Allami M., Alvarado C., Daniel S., Geairon A., Saulnier L. Et Guillon F.  Spatial and temporal distribution of cell wall polysaccharides during grain development of Brachypodium distachyon. Plant Science 2019, 280, pp367-382.

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Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture
Centre(s) associé(s) :
Pays de la Loire