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Déterminisme du sexe chez les plantes: caracterisation fonctionnelle des gènes de la monoecie et de la gynoecie chez les Cucurbitacées. – MELODY

MELODY

Déterminisme du sexe chez les plantes: caractérisation fonctionnelle des gènes de la monoécie et de la gynoécie chez les Cucurbitacées.

Enjeux et objectifs

Comment le sexe d’une fleur ou d’une plante est contrôlée est une question centrale de la biologie du développement chez les plantes. Le but de ce projet est d’utiliser les informations de séquences des gènes du déterminisme du sexe du melon, récemment clonés, comme point de départ pour comprendre comment ces gènes déterminent le sexe à deux niveaux, au niveau de la fleur et au niveau de la plante entière.

La stratégie proposée repose sur les compétences complémentaires des 6 partenaires du projet et sur l’intégration des données qui seront obtenues par la combinaison de différentes technologies ‘omiques’. Les hypothèses et les concepts seront validés par une approche génétique.

Le projet vise à élucider (i) les réseaux de gènes impliqués dans le déterminisme du sexe, (ii) l’étendue du rôle fonctionnel des gènes CmACS-7 and CmWIP1 dans le déterminisme du sexe dans la famille des Cucurbitaceae; (iii) les mécanismes par lesquels le gène du déterminisme du sexe CmACS-7 contrôle la forme du fruit et enfin, (iv) le développent de prototypes de plante utiles dans le cadre de l’amélioration des Cucurbitaceae

Le but final du projet MELODY est de produire des prototypes stables de melon pour les différentes formes sexuelles et de tester leur intérêt agronomique. Les résultats et les concepts qui seront obtenus sur le modèle melon seront transférés, à l’issue du projet, à d’autres Cucurbitacées.

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Comment le sexe d’une fleur ou d’une plante est contrôlée est une question centrale de la biologie du développement chez les plantes. Comprendre ce processus a également d’importantes implications pratiques en agriculture et en sélection des plantes, dans la mesure où le sexe des fleurs et des plantes constitue souvent un facteur limitant de la sélection et de la production des plantes cultivées.
Le déterminisme du sexe est un processus qui aboutit à la séparation physique des structures à l’origine des gamètes mâles et femelles, soit sur des fleurs séparées sur une même plante, pour les espèces monoïques, soit sur des individus séparés, dans le cas des espèces dioïques. Chez les Cucurbitacées, plusieurs espèces dont le concombre (Cucumis sativus) et le melon (Cucumis melo), portent des primordiaux floraux bisexués, qui se développent en fleurs unisexuées. Le type sexuel est déterminé par l’inhibition sélective au cours du développent, soit des étamines mâles, soit du carpelle femelle.

Chez le melon, le déterminisme du sexe est contrôlé par le gène a (andromonoecious) et le gène g (gynoecious). L’interaction des allèles à ces deux loci conduit à différents types sexuels. Les plantes monoïques (A-G-) et andromonoïques (aaG-) portent des fleurs mâles sur l’axe principal et, respectivement, quelques fleurs femelles ou hermaphrodites suivie de fleurs mâles sur les rameaux axillaires. A l’opposé, les plantes gynoïques (A-gg) ou hermaphrodites (aagg) portent respectivement que des fleurs femelles ou hermaphrodites. De plus, chez les Cucurbitacées, l’expression des types sexuels peut être modulée par l’application d’hormones, telle l’éthylène, ainsi que par les facteurs environnementaux.

Le clonage du gène a a révélé que l’andromonoécie résulte d’une mutation dans le site actif de l’enzyme 1-aminocyclopropane-1-acide carboxylique synthase, CmACS-7. De même, nous avons cloné le gène g et montré que la transition fleurs mâles - fleurs femelles dans les lignées gynoïques résulte de modifications épigénétiques dans le promoteur d’un facteur de transcription, CmWIP1. De plus, nous avons montré que CmWIP1 réprime de manière épistatique l’expression de CmACS-7, permettant ainsi le développement des étamines. L’ensemble de ces données nous a permis de proposer un modèle dans lequel les deux gènes interagissent pour contrôler le développement des fleurs mâles, femelles et hermaphrodites.

Le but de ce projet est d’utiliser les informations de séquences des gènes CmACS-7 et CmWIP1 comme point de départ pour comprendre comment ces deux gènes contrôlent le sexe de la plante. La stratégie proposée repose sur les compétences complémentaires des 6 partenaires du projet et sur l’intégration des données qui seront obtenues par la combinaison de différentes technologies ‘omiques’. Les hypothèses et les concepts seront validés par une approche génétique. Le but final du projet MELODY est de produire des prototypes stables de melon pour les différentes formes sexuelles et de tester leur intérêt agronomique. Les résultats et les concepts qui seront obtenus sur le modèle melon seront transférés, à l’issue du projet, à d’autres Cucurbitacées.

Coordination du projet

Catherine Dogimont (INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - PACA - CENTRE DE RECHERCHE D'AVIGNON) – catherine.Dogimont@avignon.inra.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INRA GAFL INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - PACA - CENTRE DE RECHERCHE D'AVIGNON
INRA URGV INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - CENTRE DE RECHERCHE DE VERSAILLES GRIGNON
Université Paris Descartes UNIVERSITE DE PARIS V - RENE DESCARTES
RDP-ENS Lyon INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - CENTRE DE RECHERCHE DE CLERMONT FERRAND THEIX
LBBE CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE RHONE-AUVERGNE
CNRS CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE RHONE-ALPES SECTEUR ALPES

Aide de l'ANR 599 999 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2011 - 48 Mois

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