Caractérisation fonctionnelle de deux facteurs de transcription MYB R2R3 : rôle dans la formation du bois chez les angiospermes

par Sylvain Legay

Thèse de doctorat en Biosciences végétales

Sous la direction de Jacqueline Grima-Pettenati et de John Mackay.

Soutenue en 2008

à Toulouse 3 en cotutelle avec l'Université Laval, Québec, Canada .


  • Résumé

    Le xylème secondaire (appelé bois chez les arbres), est un tissu vasculaire caractérisé par la présence d'un composé phénolique caractéristique, la lignine qui confère hydrophobicité et résistance mécanique aux parois. La différenciation du xylème est un processus complexe qui fait intervenir plusieurs centaines de gènes dont l'expression doit être strictement régulée dans l'espace et dans le temps. Cette coordination spatiotemporelle très fine est assurée au niveau transcriptionnel par des facteurs de transcription. Certains membres de la famille MYB sont par exemple connus pour réguler l'expression des gènes de la voie de biosynthèse des phénylpropanoides, incluant la lignine. Le but de mes travaux était de caractériser fonctionnellement deux facteurs de transcription MYB, EgMYB1 et EgMYB2, isolés à partir d'une banque d'ADNc de xylème d'Eucalyptus gunnii. La majeure partie de mes résultats concerne la caractérisation d'EgMYB1 qui phylogénétiquement, fait partie du sous-groupe 4 des MYB R2R3. Ce sous-groupe comprend plusieurs répresseurs des gènes du métabolisme phénolique. Des expériences de co-expression in vivo dans le tabac appuient l'hypothèse qu'EgMYB1 pourrait agir en tant que régulateur négatif de l'expression des gènes de la voie de biosynthèse de la lignine. Ce rôle potentiel en accord avec l'expression préférentielle d'EgMYB1 dans le xylème de racines et de tiges d'Eucalyptus a été vérifié in planta chez des peupliers transgéniques. En réponse à la surexpression d'EgMYB1, le contenu en lignine du xylème secondaire des tiges est réduit. On note également une diminution du nombre de fibres de phloème, et des taux de transcrits des gènes de la biosynthèse de la lignine. De plus, des analyses transcriptomiques réalisées à partir d'ARNs de xylème et d'écorce de tiges de peupliers surexprimant EgMYB1 met en évidence des classes de gènes sous-exprimés ou surexprimés. De nombreuses similitudes sont retrouvées avec les classes de gènes dérégulées chez les mutants affectés dans une des étapes de la voie de biosynthèse de la lignine, renforçant le rôle initialement proposé pour EgMYB1. . .

  • Titre traduit

    Functional characterisation of two MYB R2R3 transcription factors : role in wood formation in angiosperms


  • Résumé

    Lignin is one of the major characteristics of plant secondary cell walls. In trees, it accumulates mostly during the differentiation of secondary xylem (wood). It provides hydrophobicity to vessels elements and imparts mechanical resistance of the stem. Transcriptional regulation of gene expression during the different stages of xylem cell differentiation is complex; it is thought to involve many molecular actors to enable tight coordination of cellular events. R2R3 MYB transcription factors play a role in this process by regulating the biosynthesis of phenolic compounds including lignin. The goal of my research was to functionally characterize the R2R3-MYB transcription factors, EgMYB2 and EgMYB1, isolated from a Eucalyptus gunnii xylem cDNA library. Most of my results are focused on the characterization of EgMYB1. Phylogenetically, EgMYB1 was classified as part of the R2R3 MYB subgroup 4 containing repressors of phenylpropanoid biosynthesis genes. Together, its expression profile in Eucalyptus and co-infiltration in tobacco results suggested that EgMYB1 could act as a negative regulator of lignin biosynthesis gene expression during wood formation. This putative role was further studied in planta using transgenic poplars over-expressing EgMYB1. Stems of the transgenic plants contained less lignin in the secondary xylem, fewer phloem fibers and lignin biosynthesis genes were down regulated compared to controls. Transcriptomic analysis showed that similar classes of genes were differentially expressed between the transgenic over-expressing EgMYB1 poplars and lignin biosynthesis mutants, consistent with its role as a repressor of the lignin biosynthesis pathway. We also investigated the intriguing foliar phenotypes of poplars over-expressing EgMYB1. Functional characterization of EgMYB2 achieved in transgenic tobacco plants over-expressing this transcription factor, led us to propose a role of activator of the lignin biosynthetic pathway during xylogenesis. The data presented herein provide clear indications as to the antagonist roles of EgMYB2 and EgMYB1 in lignin biosynthesis during wood formation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (317 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 149-186

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008TOU30056
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