Characterisation of the later stages of seed maturation in Medicago truncatula: a physiological and biochemical study to understand longevity
Contribution à la caractérisation des stades tardifs de la maturation des graines de Medicago truncatula : une étude physiologique et biochimique pour comprendre la longévité
Résumé
Seed longevity corresponds to the capacity of seeds to survive not only drying, but also to remain viable for extended periods of time in the dry state. Longevity is acquired during late maturation, just after the acquisition of desiccation tolerance. The aim of this thesis is to analyse the physiological, biochemical and molecular events taking place during maturation to identify mechanisms or molecules that correlate with longevity of Medicago truncatula seeds. During maturation, longevity increases 30-fold between 28 and 44 days after pollination. Analysis of the acquisition of longevity in seeds of several harvests demonstrates a strong correlation between longevity and the level of sucrose (R2=-0.91) and stachyose (R2=0.92). A proteomic analysis was used to follow the accumulation of 38 'Late Embryogenesis Abundant' (LEA) polypeptides corresponding to 16 LEA genes during maturation. Only four polypeptides were identified that correlated with longevity (EM, CapLEA, D113.II and D-34.II), representing 45% of the total intensity of the LEA proteome. The abundance of most of the LEA polypeptides increased at the final step of maturation drying. ABI5 is a transcription factor expected to drive LEA genes expression. Characterization of abi5 mutants of M. truncatula, shows that in contrast to Arabidopsis, ABI5 in M. truncatula plays a role in dormancy and oligosaccharide accumulation. In addition, abi5 mutants have a reduced longevity and accumulate less EM and EM6 proteins, as well as several proteins of the SMP (D-34) group.
La longévité correspond à la capacité des graines à tolérer la dessiccation et d'être capable de germer sans perte de vigueur après conservation. Elle est acquise au cours de la maturation, après le remplissage des graines et l'acquisition de la tolérance à la dessiccation. Le but de cette thèse est d'analyser les caractéristiques physiologiques, biochimiques et moléculaires lors de la maturation des graines de Medicago truncatula, et d'identifier les mécanismes ou molécules qui corrèlent avec l'acquisition de la longévité. Pendant la maturation, la longévité augmente d'un facteur 30 entre 28 et 44 jours après pollinisation. Une analyse de l'acquisition de la longévité des graines sur plusieurs récoltes et des mesures biochimiques (teneur en sucres solubles, activité des systèmes antioxydants) montre une très forte corrélation entre la longévité et la teneur en saccharose(R²=-0.91) et stachyose(R²=0.92). Une étude protéomique a permis de suivre l'abondance de 38 spots qui correspondent à 16 protéines de type'Late Embryogenesis Abundant'(LEA). Seulement quatre polypeptides corrèlent avec la longévité(CapLEA,D113.II, D34.III et EM) et représentent 45% de l'intensité totale des protéines LEA. L'abondance de la plupart des polypeptides LEA augmente pendant la dernière phase de séchage de graines. La caractérisation de mutants abi5, un facteur de transcription, connu pour sa régulation de gènes LEA, montre que, contrairement à Arabidopsis, ABI5 chez M. truncatula joue un rôle clé dans la dormance et l'accumulation d'oligosaccharides. De surcroit, les graines de mutants Tnt1 d'abi5 ont une longévité deux fois moindre, et présentent une diminution des protéines d'EM, EM6 et D34.
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Biologie végétale
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