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Un dilemme pour les graines : se développer ou se défendre ?

Identification d'un dialogue moléculaire entre les graines de Medicago truncatula en développement et Xanthomonas.

Gousse de Medicago truncatula. © Inra, J. Buitink
Mis à jour le 04/09/2015
Publié le 21/08/2015

Les qualités physiologiques (performance germinative) et sanitaires des graines (transmission d’agents pathogènes) conditionnent la mise en place du peuplement végétal et l’émergence de maladies.  Leur maîtrise constitue donc un enjeu scientifique et technologique majeur.
Jusqu’à présent, les graines ont été considérées comme des vecteurs passifs des bactéries phytopathogènes. Cependant les travaux, conduits en collaboration entre les équipes ConserTo et Emersys de l’UMR IRHS dans le cadre du projet QUALISEM, ont permis de découvrir un dialogue moléculaire entre la graine en développement de Medicago truncatula et les Xanthomonas, des bactéries phytopathogènes transmises par les semences. Ces dernières occasionnant des maladies préjudiciables pour les cultures.

Des analyses massives de l’expression des gènes montrent que la graine perçoit la bactérie et répond à sa présence en exprimant un ensemble de gènes impliqués dans la mise en place des défenses alors que les ARN codant les protéines de réserve diminuent. Cet investissement dans l’expression des défenses est toutefois limité dans le temps, puisqu’en fin de maturation aucune expression n’est observable, alors que des gènes impliqués dans la protection contre la dessiccation et la qualité germinative sont plus fortement exprimés. Ce dialogue moléculaire a été mis en évidence lorsque la graine de Medicago est contaminée par Xanthomonas campestris pv. campestris, c'est-à-dire en situation incompatible (en d’autres mots ne conduisant pas à la maladie). Aucun élément de ce dialogue n’est observable en présence de Xanthomonas alfalfae subsp. alfalfae (conduisant à la maladie).  La réponse transcriptionnelle de la graine contaminée, la réduction du poids de la graine et une teneur accrue en chlorophylle en fin de maturation suggèrent un compromis entre l’activation des défenses basales et le développement.
Ce travail constitue un nouveau modèle original permettant d’explorer les interactions fonctionnelles entre développement et tolérance aux stress biotiques et abiotiques.

  Une approche de réseau de gènes révèle la réponse de la graine de Medicago truncatula face à la contamination par une bactérie phytopathogène, Xanthomonas campestris pv. campestris. Le fond gris représente un réseau de plusieurs milliers de connections existantes entre les gènes co-exprimés lors du développement de la graine. Les points rouges, tous situés dans la zone représentant la phase de remplissage de la graine correspondent aux transcrits surexprimés dans les graines contaminées par rapport aux graines saines alors que les points verts, localisés dans la phase de maturation après remplissage correspondent aux transcrits sous-exprimés. Ce dialogue est visible 16 jours après pollinisation (JAP) pendant le remplissage de la graine mais n’est plus observable 32 JAP lorsque la graine amorce sa dessiccation.. © IRHS
Une approche de réseau de gènes révèle la réponse de la graine de Medicago truncatula face à la contamination par une bactérie phytopathogène, Xanthomonas campestris pv. campestris. Le fond gris représente un réseau de plusieurs milliers de connections existantes entre les gènes co-exprimés lors du développement de la graine. Les points rouges, tous situés dans la zone représentant la phase de remplissage de la graine correspondent aux transcrits surexprimés dans les graines contaminées par rapport aux graines saines alors que les points verts, localisés dans la phase de maturation après remplissage correspondent aux transcrits sous-exprimés. Ce dialogue est visible 16 jours après pollinisation (JAP) pendant le remplissage de la graine mais n’est plus observable 32 JAP lorsque la graine amorce sa dessiccation. © IRHS

Publication associée : Terrasson E, Darrasse A, Righetti K, Buitink J, Lalanne D, Ly Vu B, Pelletier S, Bolingue W, Jacques M-A, Leprince O (2015) Identification of a molecular dialogue between developing seeds of Medicago truncatula and seedborne xanthomonads. Journal of Experimental Botany 66 (13): 3737-3752  doi: 10.1093/jxb/erv167

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Santé des plantes et environnement, Biologie et amélioration des plantes
Centre(s) associé(s) :
Pays de la Loire