Role of the transgenerational epigenetic variation in quantitative resistance to clubroot in Arabidopsis thaliana

Rôles des variations épigénétiques transgénérationnelles dans la résistance quantitative à la hernie chez Arabidopsis thaliana

Benjamin Liegard (1)

1 IGEPP - Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes

Recent studies have shown that plant epigenome variability is an important factor in plant response to abiotic and biotic stress. Clubroot caused by the protist Plasmodiophora brassicae is a major disease of Brassicaceae whose quantitative resistance is supposed to result from many allele segregation. The aim of my work is to understand if, in Arabidopsis thaliana, an inherited epigenetic variability can lead to variations in clubroot resistance. For that, an untargeted approach of quantitative epigenetics was carried out using the epiRIL population ddm1-2 x Col-0. Seventeen QTL under epigenetic control (QTLepi), clustered in 6 genomic regions, were detected, 5 of them being temperature-dependant.Finally, two regions previously identified as involved in clubroot response were finely studied. The region of the major clubroot resistance gene RPB1, which colocalizes with three QTLepi, shows major genomic variations in Arabidopsis ecotypes potentially due to movements of transposable elements. The QTL Pb-At5.2 is depending on one epimutation controlling the methylation state and the expression of two NLR genes. The results obtained demonstrate that the clubroot quantitative resistance is associated with inherited stable DNA methylation variations suggesting a complex model of resistance regulation where favourable alleles and epialleles association is necessary to obtain an optimal resistance.

Des études récentes ont montré que la variabilité de l’épigénome des plantes est un acteur important dans la réponse des plantes aux stress abiotiques et biotiques. La hernie, causée par le protiste Plasmodiophora brassicae, est une maladie racinaire majeure des Brassicaceae cultivées dont la résistance quantitative est considérée comme résultant principalement de la ségrégation de multiples allèles. L'objectif de ma thèse est d'établir s'il existe, chez Arabidopsis thaliana, une variabilité épigénétique héritable à l'origine de variations de la réponse à l’infection par la hernie. Pour répondre à cet objectif, une approche non ciblée d’épigénétique quantitative a été réalisée en utilisant la population épiRIL ddm1-2 x Col-0. Dix-sept QTL sous contrôle épigénétique (QTLépi), regroupés en 6 régions génomiques, ont ainsi été détectés, 5 d’entre eux étant sous la dépendance de la température.Finalement, deux régions identifiées comme impliquées dans la réponse à la hernie ont été caractérisées plus finement. La région du gène majeur de résistance à la hernie RPB1, qui colocalise avec 3 QTLépi, présente une variation génomique prépondérante dans les écotypes d’Arabidopsis potentiellement due à des mouvements d’éléments transposables. Le QTL Pb-At5.2 est sous le contrôle d’une épimutation régulant l’état de méthylation et l’expression de deux gènes NLR. Les résultats obtenus montrent que la résistance quantitative à la hernie est associée à des variations de la méthylation de l’ADN stables et héritables suggérant un modèle complexe de régulation de la résistance où la combinai

Mots clés: DNA methylation; Epimutation; Plasmodiophora brassicae; QTLepi

Mots clés: Méthylation de l’ADN; Épimutation; Plasmodiophora brassicae; QTLépi

Domaines: Génétique des plantes

Benjamin Liegard. Rôles des variations épigénétiques transgénérationnelles dans la résistance quantitative à la hernie chez Arabidopsis thaliana. Génétique des plantes. Agrocampus Ouest, 2018. Français. ⟨NNT : 2018NSARC137⟩. ⟨tel-02303309⟩