Study of the gene regulation networks that govern the development of the texture of the apple

Etude des réseaux de régulation de gènes qui gouvernent l'élaboration de la texture de la pomme

Sandrine Mikol-Segonne (1)

1 IRHS - Institut de Recherche en Horticulture et Semences

Apple fruit is one of the most consumed fruits in the world. Apple mealiness is an important textural deterioration which occurs during storage. This phenotype refers to a dry andgrainy sensory perception during mastication. Despite its significance, this phenotype is still rather poorly characterized, the few available results mostly depending on sensory analyses. Understanding the molecular mechanisms involved in the development of this unwanted character is essential for the improvement of fruit quality and fruit production.The work presented here is focused on the identification of key genes associated with apple mealiness through global transcriptome analyses. A first multiscale analysis combining transcriptomic, biochemical and phenotypic analyses was performed on pairs of individuals displayingcontrasted phenotypes for mealiness.This analysis led us to the identifi cation of one pectin methylesterase gene, MdPME2, which appears as an early molecular marker of mealiness in this genetic background. Next, a transcriptome analysis enlarged to 34 cultivars allowed the identification of the jasmonate hormonal pathway as a key driver of apple fruits ripening. By regulating ethylene and oxidative stress pathways, jasmonates appear as a fi ne-tuning regulator onthe postponement of apple mealiness. In addition, a new quantitative test of mealiness has also been developed to allow the validation of this model by means of pharmacological approaches. The main outcome of this work is to propose a new molecular model to explain apple mealiness development. This work shed

La pomme est un des fruits les plus consommés au monde.Le développement d’une texture farineuse est un caractère rédhibitoire pour les consommateurs et pour la profession.La farinosité renvoie à une texture sèche et granuleuse en bouche qui se développe en cours de conservation. Malgré son importance, les connaissances sur les processusmoléculaires mis en jeu restent très parcellaires et son évaluation ne repose jusqu’à ce jour que sur des analyses sensorielles. Or, comprendre les mécanismes moléculairessous-jacents à la farinosité est nécessaire à l’amélioration de la qualité du fruit. Cette étude constitue la première étude transcriptomique globale de la farinosité. Une première étude multi-échelle,intégrant des données transcriptomiques, biochimiques et phénotypiques a été réalisée sur six hybrides issus d’un même croisement et présentant des textures contrastées pour lafarinosité.Cette étude a permis d’identifi er un gène marqueur précoce de la farinosité, MdPME2, codant pour une pectine méthylestérase. Par la suite, une analyse transcriptomiqueélargie à 34 variétés a permis de mettre en évidence un rôle clé de la voie du jasmonate dans la régulation de la maturation. Les jasmonates semblent orchestrer la voie de biosynthèse de l’éthylène et le stress oxydatif, contribuant ainsi à retarder la mise en place de la farinosité. Par ailleurs, afin de quantifier la farinosité autrement que via des analyses sensorielles, un nouveau test a été développé et permettra la validation fonctionnelle de ces résultats. Finalement, ce travail de thèse permet de proposer un

Mots clés: Apple; Fruit texture; Mealiness; Ripening; Transcriptome; Cell wall; Jasmonatessingle droplet

Mots clés: Malus domestica; Pomme; Texture; Maturation; Paroi cellulaire; Jasmonates

Domaines: Horticulture

Sandrine Mikol-Segonne. Etude des réseaux de régulation de gènes qui gouvernent l'élaboration de la texture de la pomme. Horticulture. Agrocampus Ouest, 2015. Français. ⟨NNT : 2015NSARI073⟩. ⟨tel-01534091⟩