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Analyse par les approches de la génomique fonctionnelle de l'induction de la polarité embryonnaire chez le tournesol

Tamborindeguy, Cécilia (2004) Analyse par les approches de la génomique fonctionnelle de l'induction de la polarité embryonnaire chez le tournesol. (Analysis of embryo polarity induction in sunflower by functional genomics.)

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Abstract

L'embryogenèse dicotylédone débute par une division asymétrique qui est à l'origine du suspenseur et de l'embryon. Les méthodes classiques de mutagenèse mises en oeuvre pour élucider les mécanismes de ce processus développemental ne sont pas adaptées pour mettre en évidence les mécanismes d'acquisition de la polarité embryonnaire à l'origine de cette division asymétrique. L'embryogenèse somatique est reconnue comme un modèle d'étude de l'embryogenèse zygotique chez les végétaux supérieurs. Notamment, le modèle d'embryogenèse somatique in vitro du tournesol a été proposé comme modèle d'étude de la première division du zygote. Dans ce modèle, un protoplaste de tournesol mis en culture enrobé dans une matrice d'agarose (condition embryogène) se divise asymétriquement donnant une structure appelée embryoïde alors que lorsqu'il est mis en culture en milieu liquide (condition non-embryogène), il se divise de façon symétrique pour donner un tissu somatique. Nous avons construit des banques d'ADNc à partir de la culture de protoplastes en conditions embryogènes et non-embryogènes. Une banque de référence et une banque enrichie en gènes faiblement exprimés ont été construites pour chacune de ces conditions, générant un total de 22 876 clones d'ADNc dont 4 800 ont été séquencés. L'analyse de ces banques nous a permis d'effectuer une première caractérisation du transcriptome des protoplastes en culture en conditions embryogènes et non-embryogènes. Ces banques ont par la suite permis la construction de microarrays sur nylon. Les puces à ADN ont été hybridées avec des ADNc issus des deux conditions étudiés (protoplastes en culture en conditions embryogènes et en culture en conditions non-embryogènes), ainsi qu'avec des ADNc issus de protoplastes fraîchement isolés et de protoplastes fraîchement inclus. L'analyse des microarrays nous a permis d'identifier 369 gènes différentiellement exprimés entre au moins deux conditions. L'analyse du profil d'expression de ces gènes nous a permis de dégager des hypothèses sur les mécanismes d'induction de la polarité embryonnaire faisant intervenir l'hormone auxine, un signal calcique et la sécrétion de composés pariétaux. ABSTRACT : Dicot embryogenesis begins with an asymmetrical division giving rise to the suspensor and the embryo. Analysis of this developmental stage is classically based on mutantagenesis approaches. However, these methods are not adapted to reveal the mechanisms of the embryo polarity acquisition. Somatic embryogenesis is a recognized model for studying zygotic embryogenesis in higher plants. In particular, in vitro somatic embryogenesis of sunflower has been proposed as a model for studying the first division of the zygot. In this model, an isolated sunflower protoplast divides asymmetrically when cultured embedded in an agarose matrix (embryogenic condition) and evolves into an embryoid structure whereas, when cultured in liquid medium (non-embryogenic condition), it divides symmetrically and form a callus. cDNA libraries where constructed from protoplasts cultured in embryogenic and non-embryogenic conditions. A standard and an enriched libraries were constructed from protoplasts in each condition. A total of 22,876 cDNA clones were obtained and 4,800 ESTs were sequenced. The analysis of these libraries allowed us to characterize the protoplast transcriptome under both culture conditions. These libraries were used to build a nylon cDNA microarray. The microarrays were hybridized with cDNAs from both studied conditions (protoplasts cultured in embryogenic and non-embryogenic conditions), as well as with cDNAs from protoplasts freshly isolated and from protoplasts freshly embedded. The microarray analysis allowed us to identify 369 differentially expressed genes between at least two conditions. The analysis of the expression profile of those genes permitted us to build an hypothetical mechanism of the embryo polarity induction. Calcium, auxin and the secretion of cell wall components are likely to be involved in this process.

Department:Laboratoire de Biotechnologie et Amélioration des Plantes - BAP (Castanet-Tolosan, France)
Directeur de thèse:Gentzbittel, Laurent
Uncontrolled Keywords:Helianthus annuus - Protoplaste - Agarose - Embryoïde - Embryogenèse somatique - EST - Microarray
Subjects:Biology > Biology, health, biotechnology
Agronomy > Plant sciences
Deposited On:06 September 2005

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