Le stress hydrique chez le lin et la betterave : cas particuliers du tréhalose et du gène SWEETIE

Drought stress in linseed and sugar beet : Particularity of trehalose and SWEETIE

• Auteur / Autrice : Linda Béthencourt
• Direction : Michèle Boitel-Conti, Rajbir S. Sangwan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Biologie cellulaire et moléculaire. Biotechnologies végétales
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Amiens

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tréhalose

Osmorégulation

Betterave

Lin

Résumé

Les plantes sont souvent soumises à des conditions environnementales défavorables qui entraînent une altération de leur croissance et de leur productivité. Une des stratégies développée par les plantes en cas de stress est l’accumulation de molécules (sucres, acides aminés) impliquées dans la régulation osmotique et la stabilisation des protéines et des macromolécules. Le tréhalose pourrait être une de ces molécules. La maîtrise des variations du tréhalose pourrait donc permettre d’améliorer la résistance aux stress des plantes de grande culture. Le mutant sweetie, d’Arabidopsis thaliana, présente des teneurs en tréhalose anormalement élevées et certains de ses gènes relatifs aux stress abiotiques sont surexprimés. On suppose que SWEETIE joue un rôle métabolique important, peut-être lié à la réponse au stress. Dans cette étude, nous avons confirmé l’implication de SWEETIE dans la régulation du développement de la plante, de par la mise en évidence de son expression au niveau de zones méristématiques. Deux espèces d’intérêt pour la région Picardie, le lin et la betterave, ont ensuite été étudiées. Chez celles-ci, le tréhalose et son précurseur le tréhalose-6-phosphate (T6P), s’accumulent dans les feuilles en condition de stress hydrique confirmant ainsi le rôle de ces sucres dans la réponse au stress. Nous avons constaté que le tréhalose est fortement présent dans les boutons floraux de lin, suggérant son implication dans le développement floral. La présence du gène SWEETIE chez le lin a été montrée. Son expression est plus importante dans les boutons floraux que dans les feuilles. En condition de stress hydrique son expression semble réprimée sauf en cas de stress hydrique sévère dans les feuilles. Les résultats obtenus montrent un lien entre SWEETIE, le tréhalose et le stress hydrique et devraient servir à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la réponse au stress des plantes.

Growing in their natural environment, plants often encounter unfavourable environmental conditions that interrupt normal plant growth and productivity. A common response to neutralize the negative effects of climate stresses is accumulation of molecules, like trehalose, involved in osmoregulation or stabilization of protein complexes and membranes. Engineering trehalose accumulation into crop plant could improve stress tolerance. The Arabidopsis thaliana mutant, sweetie, shows strongly elevated levels of trehalose and over-expression of genes implicated in sugar metabolism and abiotic stress. It is suggested that SWEETIE plays an important metabolic function and maybe in stress-related pathways. In this study, we show in Arabidopsis the important function of SWEETIE in development because of its expression in meristematic tissues. We also worked on linseed and sugar beet, two important species for Picardy’s region. We show that trehalose accumulates in leaves of these two species in drastic drought stress condition, confirming a role of this sugar in stress response. We also show a strong presence of trehalose in floral buds of linseed suggests a role in reproductive development. Moreover, we found the presence of the SWEETIE gene in linseed. Its expression is more important in floral buds compared to leaves. We show that a drought stress seems to induce a decreased of SWEETIE expression but an increase in leaves in drastic drought stress condition. The findings presented show that the SWEETIE gene, trehalose and drought stress are linked and should help our understanding of plant resistance to abiotic stresses.