Recherche et caractérisation chez le haricot commun de gènes dont l'expression est modulée dans les racines lors d'un stress hydrique

par Gisèle Abigail Montan Torres

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Christine Lelandais-Brière.

Soutenue en 2002

à Paris 11, Orsay .


  • Résumé

    La sécheresse constitue une des contraintes environnementales majeures à la production de haricot commun (Phaseolus vulgaris L. ). La réponse des plantes au déficit hydrique et la mise en place de mécanismes de tolérance passent par la régulation d'un grand nombre de gènes, mais seule une douzaine de ces gènes sont connus chez le haricot. L'objectif de cette thèse a été d'isoler des gènes, dont l'expression est modulée en réponse à un déficit hydrique dans les racines de haricot. Un système expérimental a été mis au point, basé sur la déshydratation de plantes cultivées en aéroponie. Parmi les 1200 ADNc observés par differential display RT-PCR, 8,7 % sont régulés lors du stress dans les racines. Quarante-sept ADNc partiels ont ainsi été caractérisés qui correspondent tous, sauf un, à des gènes nouveaux chez le haricot. Vingt d'entre eux, nommés PvDR pour Phaseolus vulgaris Dehydration-Responsive, présentent une modulation d'expression précoce, c'est à dire antérieure aux modifications du statut hydrique et à la biosynthèse d'acide abscissique (ABA). D'après les comparaisons de séquence, ces ADNc ont été classés dans des mécanismes comme la division cellulaire, le contrôle de l'expression génique ou encore le turn-over des lipides et des protéines. La caractérisation des familles multigéniques correspondant à deux ADNc PvDR, codant pour un facteur d'initiation de la traduction EIF4A et une HSP/HSC70 (protéine de choc chaud de 70 kDa) a été réalisée sur des expériences de déshydratation, de chocs thermiques et d'un traitement à l'ABA. Enfin, un nouveau type de transporteur chez les plantes, similaire aux transporteurs de cations organiques des animaux, a été isolé. Les transcrits correspondants, quasi- indétectables dans les feuilles, sont localisés au niveau du phloème dans les racines et les tiges. Son profil d'expression lors de la déshydratation puis de la réhydratation des racines suggère une implication réelle de ce transporteur dans la réponse au déficit hydrique.


  • Résumé

    Water deficit is one of the major constraints to the productivity of common bean (Phaseolus vulgaris L. ). To overcome this limitation and improve production efficiency, more drought-tolerant plants must be developed. Plants respond to drought through transcriptional modulations of a certain number of genes. Few of them have been described for bean. The aim of this work was to characterize genes differentially expressed in response to water stress in P. Vulgaris roots. Plants growing in an aeroponic system were submitted to dehydration by the arrest of spraying. Among 1200 cDNAs observed in DDRT-PCR experiments, 8,7% showed specific dehydration-responsive patterns in roots. Forty-seven partial cDNAs were further analyzed. All except one correspond to new genes in bean. Twenty cDNAs, named PvDR for Phaseolus vulgaris Dehydration Responsive, are regulated by dehydration before the significant change of root water status and the ABA synthesis. Based on sequence homologies, the corresponding genes were classified as involved in cellular division, control of gene expression as well as turn-over of lipids or proteins. Two multigenic families corresponding to a translation initiation factor EIF4A and a heat shock protein HSP70 have been analyzed in detail. Expression analyses of the two PveIF4A and three genes coding for HSP/HSC70 cytosolic isoforms showed variable responses to dehydration, heat shock and ABA. A new type of plant transporter was isolated corresponding to organic cation transporters in animals. Specific transcripts were detected in phloem cells of roots and stems. Its expression profile during a dehydration / rehydration cycle, strongly suggests an implication of this transporter in the response to water stress.

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Informations

  • Détails : 146 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.114-128

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2002)129
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