Terpene biosynthesis and its regulation in Pelargonium x hybridum

Étude de la biosynthèse des terpènes et de leur régulation chez Pelargonium x hybridum

Laure Marie Bernadette Martinelli (1)

1 BVPAM - Laboratoire de Biotechnologies Végétales appliquées aux Plantes Aromatiques et Médicinales

The Pelargonium genus belongs to the Geraniaceae family and includes more than 280 species as well as multiple hybrids and varieties, which have been selected by botanists since the 18th century. Among these accessions, several can be found on the market as ornemental plant (e.g. P. x hortorum) whereas some are cultivated for essential oil (EO) production (e.g. P. x hybridum cv rosat). P. rosat EO is stored in glandular trichomes from leaves and is mainly composed of mono- and sesqui-terpenoids. The resulting volatile organic compound mixture offers a characteristic “geranium” scent. Due to its sophisticated odour reminding of the rose scent, this scent is highly pursued by perfumers and fragrance industries. The purpose of this thesis was to improve our understanding of the terpenoid diversity in pelargonium EO and decipher mechanims underlying their biosynthesis, in particular by characterising enzymes responsible for their production. To this aim, biochemical and transcriptomic studies have been performed. Therefore, a multi-omic approach has been implemented to analyse the terpenome from ten scented-pelargoniums. Moreover, structural and functional analysis of several enzymes involved in terpenoid biosynthesis have been performed and the effect of a climatic stress on the EO composition has been studied.

Le genre Pelargonium fait partie de la famille des Geraniaceae et réunit plus de 280 espèces, ainsi que de nombreux hybrides et variétés sélectionnés depuis le 18e siècle. Ces accessions regroupent notamment de pélargoniums commercialisés en tant que plantes ornementales (comme les P. x hortorum) mais également des pélargoniums odorants (comme les P. x hybridum cv rosat) qui sont cultivés pour leur huile essentielle (HE). L’HE de P. rosat est stockée dans des structures glandulaires (trichomes glandulaires) présentes sur les feuilles et se compose principalement de mono- et sesqui-terpénoïdes. Ces composés organiques volatils sont à l’origine du parfum « géranium », prisé des parfumeurs pour son profil olfactif complexe et rappelant l’odeur de rose. L’objectif de cette thèse était de mieux comprendre la diversité de terpénoïdes présents dans l’HE de pélargonium, de décrypter les mécanismes sous-jacents à la biosynthèse de ces nombreux composés odorants et plus particulièrement d’analyser les enzymes impliquées dans leur production. Afin de répondre à cet objectif, des études biochimiques et transcriptomiques ont été menées. Celles-ci ont permis de mettre en place une approche multi-omique afin d’étudier le terpénome de dix accessions de pélargoniums odorants, de caractériser structurellement et fonctionnellement des enzymes impliquées dans la biosynthèse de ce terpénome et d’analyser l’effet d’un stress climatique sur celui-ci.

Mots clés: Pelargonium; Terpene; Essential oil; Biosynthesis; Specialized metabolism

Mots clés: Pélargonium; Terpène; Huile essentielle; Biosynthèse; Métabolisme spécialisé

Domaines: Biologie végétale

Laure Marie Bernadette Martinelli. Étude de la biosynthèse des terpènes et de leur régulation chez Pelargonium x hybridum. Biologie végétale. Université de Lyon, 2020. Français. ⟨NNT : 2020LYSES010⟩. ⟨tel-03205681⟩