Croisements interploi͏̈diques chez le mai͏̈s et chez une apparentée sauvage apomictique, Tripsacum : conséquences sur le développement de l'albumen et de l'embryon

Interploidy crosses in maize and in a wild related apomictic, Tripsacum : consequences on both the embryo and the endosperm development

• Auteur / Autrice : Céline Pointe
• Direction : Yves Savidan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Apomixie

Cytométrie de flux

Résumé

La double fécondation chez les angiospermes sexuées (2n) conduit à la formation d'un embryon (2n) et d'un albumen (3n, 2m: 1p=deux génomes maternels + 1 paternel). Chez le mai͏̈s, une déviation du rapport 2m: 1p altère le développement du grain régulé par effets de dosage entre gènes imprintés. Certaines angiospermes, comme Tripsacum, se reproduisent par apomixie pseudogame (sacs embryonnaires non réduits, développement parthénogénétique de l'embryon et fécondation de la cellule centrale). Toutefois, des grains se développent correctement malgré l'excès maternel dans l'embryon et l'albumen. Une caractérisation de la réponse aux effets de dosage chez le mai͏̈s et chez Tripsacum, a été réalisée pour faciliter par la suite la manipulation de l'apomixie chez le mai͏̈s. Chez le mai͏̈s, nous avons montré que la réponse aux effets de dosage dépend de l'origine parentale de l'excès. La réponse est variable lorsque l'excès est paternel, elle est uniforme lorsque l'excès est maternel. La régulation du cycle cellulaire explique ces différences : une déviation du rapport 2m: 1p affecte la transition d'une phase de prolifération à une phase de différenciation. Ceci coi͏̈ncide avec nombre de données publiées dans la littérature ou observées dans nos matériels. Le développement de l'embryon en croisements interploi͏̈diques subit des altérations du développement similaires à celles de l'albumen. Il existe probablement des effets de dosage entre gènes imprintés dans l'embryon. Chez Tripsacum, un excès maternel conduit à une diminution du poids du grain et une altération du développement des embryons. Pour la première fois, une compréhension au niveau moléculaire des effets de dosage peut être envisagée grâce à un modèle montrant comment l'imprinting, régulant l'expression des gènes impliqués dans le contrôle du cycle cellulaire, et en particulier, des gènes contrôlant la synthèse de phytohormones, semble être essentiel au bon développement de l'albumen.

In sexual angiosperms (2n) the embryo (2n) and the endosperm (3n, 2m: 1p= 2 maternal and 1 paternal genomes) result from double fertilization. Generally, deviations from the 2m: lp ratio result in strong deleterious effect on maize kernel which development is regulated by dosage effects between imprinted genes. Some angiosperms, such as Tripsacum, reproduce through pseudogamous apomixis (unreduced embryo sac, parthenogenetic development of the embryo and central cell fertilized). But, well-developed kernels are produced despite the maternal excess. Response to dosage effects was so characterized in maize and Tripsacum in order to facilitate the manipulation of apomixis into maize. In maize, we show that response to dosage effects depends on the parental origin of the genomic excess. The response displays great variations the genomic excess is paternal while it is uniforme when the genomic excess is maternal. Cell cycle regulation explain these differences: deviation from 2m: 1p affect the transition from proliferation to differentiation. Our observations are concordant with numerous data mentioned in the literature and/or observed in our materials. The embryo behaviors in interploidy crosses undergo similar alterations to that of observed in the endosperm. We suggest that dosage effects between imprinted genes probably exist in the embryo. In Tripsacum, deviations from the 2m: 1p ratio result in the decrease of the kernel filling and alter the embryo developmental programs. For the first time, a molecular understanding of dosage effects could be considered with the model we proposed showing how imprinting, regulating the expression of genes involved in cell cycle control, and particularly those controlling synthesis of phytohormones, seems to be essential for normal endosperm development.