Caractérisation d'une accession d'Arabidopsis affectée dans la libération du mucilage

par Susana Saez Aguayo

Thèse de doctorat en Biologie végétale

Sous la direction de Helen North.

Le président du jury était Sylvain Chaillou.

Le jury était composé de Helen North, Jérôme Pelloux, Herman Höfte.

Les rapporteurs étaient Fabienne Guillon, Julia Buitink.


  • Résumé

    Les cellules épidermiques des téguments des graines d’Arabidopsis thaliana, espèce myxospermique, libèrent un halo de mucilage polysaccharidique lors de leur imbibition. Les polysaccharides du mucilage sont produits et accumulés au cours du développement de la graine, selon un processus de différenciation déjà largement décrit (Western et al. 2006). Au laboratoire, une mutation naturelle a été mise en évidence chez l’accession Djarly, dont les graines ne libèrent pas de mucilage au cours de leur imbibition. Le clonage positionnel a démontré que le locus affecté chez Djarly code pour un inhibiteur de pectine méthylestérase (PMEI6). Les PMEIs exercent un contrôle négatif sur l’activité des pectines méthylestérases (PME), enzymes qui déméthylestérifient les homogalacturonanes, par la formation d’un complexe PME-PMEI (Di Matteo et al., 2005 ; Hothorn et al., 2004). Des études génétiques, cytologiques et biochimiques ont prouvé que PMEI6 régule la méthylestérification des homogalacturonanes du mucilage et des parois cellulaires distales des cellules épidermiques de la graine retardant la libération du mucilage séminal. L’expression de PMEI6 dépend des régulateurs de transcription GLABRA2 et MUM1. L’activité PME dans les cellules épidermiques des graines est aussi modulée par la subtilisine serine protéase AtSBT1.7, et le phénotype additif du mutant pmei6 atsbt1.7 indique que PMEI6 régule d’autres PMEs. Djarly fait partie d’un groupe de vingt accessions, dont les graines flottent à cause de modifications des propriétés du mucilage séminal. Ces accessions portent au moins dix mutations indépendantes, qui affectent au moins 4 locus différents. Cette étude nous a permis de proposer que la modification des propriétés du mucilage est impliquée dans l’adaptation à l’environnement local, permettant la dispersion à longue distance des graines par l’eau.

  • Titre traduit

    Characterisation of an Arabidopsis accession affected in mucilage release


  • Résumé

    Upon imbibition, the myxospermous seeds of Arabidopsis thaliana, form a mucilage from hydrated polysaccharides released from the epidermal cells of the seed coat. These polysaccharides are produced and accumulated during seed development in a differentiation process that has been described in detail (Western et al. 2006). A screen of Arabidopsis accessions identified Djarly as a natural mucilage mutant affected in mucilage release on imbibition. The locus defective in Djarly was identified by map-based cloning as encoding a pectin methylesterase inhibitor (PMEI6). Theseproteinaceous inhibitors negatively control the activity of pectin methylesterases (PME), enzymes that demethylesterify HG, through the formation of a PME-PMEI complex (Di Matteo et al., 2005; Hothorn et al, 2004). Genetic, cytological and biochemical studies demonstrated that PMEI6 regulates methylesterification of homogalacturonans present in mucilage and the outer cell wall of seed coat epidermal cells. Delayed seed mucilage release in pmei6 mutants results, therefore, from the reduced level of homogalacturonan methylesterification. Expression of PMEI6 required the transcription regulators GLABRA2 and MUM1. PME activity in seed coat epidermal cells is also modulated by the subtilisin serine protease AtSBT1.7, and the additive phenotype of pmei6 atsbt1.7 mutants indicates that PMEI6 regulates different PMEs. Djarly is one of twenty accessions where seeds float due to modifications of mucilage properties. At least ten independent mutations are responsible for the mucilage modifications in these accessions, affecting at least 4 different loci. This study has led us to propose that these mucilage modifications are local adaptations that allow longdistance seed disperal on water.


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