Contribution à la validation fonctionnelle du gène majeur contrôlant la dureté / tendreté de l'albumen du grain de blé par l'étude de lignées quasi-isogéniques

Contribution to functional validation of the major gene controlling hardness / softness trait in bread wheat endosperm of near-isogenic lines

• Auteur / Autrice : Véronique Lesage
• Direction : Gérard Branlard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et Génétique Moléculaires
• Date : Soutenance le 15/12/2011
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Génétique, Diversité et Ecophysiologie des Céréales
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : (GDEC) Génétique Diversité et Ecophysiologie des Céréales
• Jury : Président / Présidente : Saïd Mouzeyar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Corbineau, Thierry Aussenac, Didier Marion
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Françoise Corbineau, Thierry Aussenac

Mots clés

Mots clés contrôlés

Farine de blé

Triticum aestivum

Mots clés libres

Albumen

Blé

Développement du grain

Dureté

Protéines de réserve

Puroindolines

UPR

Stress oxydant

Endosperm

Hardness

Kernel development

Oxidative stress

Puroindolines

Storage proteins

Unfolded Protein Response

Wheat

Résumé

La dureté du grain de blé est un des paramètres fondamentaux de la texture de l’albumen. Ce caractère, essentiel pour la valeur d’utilisation des farines, est fortement lié à l’absence ou à la modification des puroindolines. Afin de mieux comprendre la fonction biologique de ces protéines dans le grain de blé (Triticum aestivum L.), nous avons étudié à quatre stades de développement du grain la localisation subcellulaire des puroindolines par immunocytochimie et les protéomes dans deux lignées de blé quasi-isogéniques pour la dureté. Dès la fin de la cellularisation de l’albumen, les puroindolines sont localisées sur la face interne des membranes vésiculaires et dans les corps protéiques en formation, structures dans lesquelles s’accumulent les protéines de réserve du grain. L’analyse par AFFFF (Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation) des deux lignées Hard et Soft, qui diffèrent essentiellement par l’absence du gène Pina dans la lignée Hard, a montré une corrélation entre la dureté et la taille des polymères de protéines de réserve. L’analyse protéomique des fractions albumines/globulines et amphiphiles des grains en développement a révélé une augmentation des protéines de la machinerie de repliement et de réponse au stress dans la lignée Hard, par rapport à la lignée Soft. Les deux approches méthodologiques utilisées semblent également mettre en évidence une cinétique de développement du grain raccourcie dans la lignée Hard. Ces observations suggèrent que les puroindolines interagissent avec les protéines de réserve du grain et suivent le même routage cellulaire. Elles pourraient être impliquées dans les mécanismes de repliement et d’assemblage des prolamines.

Wheat grain hardness, a major trait for endosperm texture and flour end-use properties, is strongly associated to absence or modification of puroindolines. To gain insight into biological function of those proteins in bread wheat kernel (Triticum aestivum L.), puroindolines’ subcellular localization was sought by immunocytochemistry and proteomes were analyzed at four stages of developing kernels in two near-isogenic lines for hardness, differing mainly in the absence of Pina in the Hardline. As early as the end of endosperm cellularisation, puroindolines were localized onto vesicular membranes and into protein bodies, where storage proteins accumulate. Using AFFFF (Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation), we observed a correlation between hardness and storage protein polymer size. Proteomic analyses of the albumin/globulin and amphiphilic fractions revealed an increase in folding and stress-related proteins in the Hard line, as compared to the Soft one. Both ultrastructural and proteomic studies suggested also that the Hard/Soft genotype affects the kinetics of kernel development. These lines of evidence imply that puroindolines interact with storage proteins and display the same routage. Puroindolines could therefore be involved in prolamines folding and assembly mechanisms.