Towards understanding the influence of seed maturation on physiological seed quality in legumes
Contribution à la compréhension de l'effet de maturation des graines sur leur qualité physiologique chez les légumineuses
Résumé
During seed maturation, germination, desiccation tolerance and longevity are acquired sequentially. Seed maturation is terminated by a desiccation phase that brings the embryo to a quiescent state. Seed maturity at harvest in¿ uences seed longevity and crop establishment. After harvest, seeds are usually dried to water content compatible with long term storage and post-harvest treatments. However, there is a lack of understanding of how seed longevity is acquired during seed maturation and how premature drying impacts longevity and resumption of cellular activities during imbibition. This was addressed here by comparing transcriptome changes associated with maturation drying and imbibition of seeds of soybean and Medicago truncatula, harvested at an immature stage and mature dry stage.The immature stage corresponded to end of seed ¿ lling when longevity was not acquired while other vigor traits were acquired. Transcriptome characterization in soybean revealed that enforced drying was not similar to maturation drying in planta, which stimulated degradation of chlorophyll and synthesis of protective chaperones. Eighty-nine % of the differentially expressed genes during a 18h-imbibition period showed a similar pattern between immature and mature seeds, consistent with a comparable germination between stages. An analysis of the 147 transcripts that increased during imbibition of mature seeds but not in immature seeds suggested an activation of processes associated with shoot meristem development and DNA repair. These data were compared with imbibing immature and mature seeds
Pendant la maturation des graines, la germination, tolérance à la dessication et longévité sont acquises de manière séquentielle. La maturation s’achève par la dessication qui amène l’embryon à l’état de quiescence. La maturité des graines à la récolte est le premier facteur qui in¿ uence la longévité et l’établissement de la culture lors du semis. On ne comprend pas comment la longévité est installée pendant la maturation et comment un séchage prématuré in¿ uence la longévité et la reprise des activités cellulaires pendant l’imbibition. L’objectif de la thèse était de répondre à ces questions en comparant les transcriptomes de graines immatures et matures de soja et Medicago truncatula pendant la dessication et l’imbibition. Les graines immatures furent récoltées après le remplissage avant la dessiccation, lorsque la longévité n’est pas encore acquise.Chez le soja, la comparaison des transcriptomes des graines immatures et matures montre que le séchage forcé n’est pas identique à la dessication in planta qui se caractérise par la synthèse de protéines chaperones. Plus de 89% des gènes différentiellement exprimés après 18 h d’imbibition présentent des pro¿ ls d’expression identiques dans les graines immatures et matures, en accord avec la germination comparable de celles-ci. L’analyse des transcrits dont la teneur augmente uniquement pendant l’imbibition des graines mature suggère la mise en place de mécanismes de réparation. La comparaison de ces données avec Medicago montre que l’imbibition des graines matures se caractérise par une sur-représentation des gènes liés au
Domaines
Biologie moléculaire
Origine : Version validée par le jury (STAR)