Comparative functional analysis of WOX genes during flower development in Petunia and Arabidopsis

par Enrico Costanzo

Thèse de doctorat en Sciences de la Vie

Sous la direction de Michiel Vandenbussche et de Enrico Mario Pé.

Le président du jury était Olivier Hamant.

Le jury était composé de Michiel Vandenbussche, Enrico Mario Pé, Olivier Hamant, Martin Kater, Sophie Nadot.

Les rapporteurs étaient Martin Kater, Sophie Nadot.

  • Titre traduit

    Analyse comparative fonctionnelle des gènes WOX impliqués dans le développement de la fleur chez Petunia et Arabidopsis


  • Résumé

    Dans le domaine des plantes, la formation de la fleur a été un pas crucial dans la capacité des végétaux à coloniser une grande diversité de niches écologiques sur notre planète. Les deux espèces Petunia x hybrida et Arabidopsis thaliana représentent deux groupes majeurs des plantes à fleur. Nous avons montré que les gènes à homéodomaine d’une famille appelée WOX (Wuschel homeobOX) sont fortement impliqués dans le développement des organes dotés de polarité (dont les feuilles et des organes de la fleur : sépales, pétales, carpelles). Un double mutant (maw mawb), chez le Pétunia, développe des pétales en forme de filament, avec disparition du tube floral. De plus, nous avons découvert que ces mêmes gènes interagissent au niveau génétique avec d’autres gènes (appelés gènes à boite MADS) dans la formation des ovules, structures à partir desquelles les graines se forment. Nous avons aussi montré que des gènes de la même famille sont impliqués dans la formation d’autres structures chez le Pétunia : les trichomes ou poils aériens de surface. Ces derniers sont impliqués dans plusieurs taches, qui vont de la protection contre les pathogènes à celles contre les stress abiotiques. Grâce à des études de génétique fonctionnelle nous avons pu montrer un recrutement différentiel des gènes WOX ici étudiés, dépendant de l’organe et de l’espèce. Ces travaux de thèse montrent l’importance de cette famille génique pour les études d’evo-devo (Biologie Evolutionniste du Développement). Finalement, une analyse de RNA-Seq (séquençage du transcriptome), dévoile les réseaux génétiques contrôlés par ces gènes WOX.


  • Résumé

    In the Kingdom of Plants, the emergence of flowers was a crucial step in their ability to colonize a large variety of ecological niches on our planet. The two species Petunia x hybrida and Arabidopsis thaliana represent two major groups of flowering plants. In this work, we have shown that HOMEOBOX genes from the WOX family (Wuschel homeoboxes) are heavily involved in polar organ development (such as leaves and sepals, petals, and carpels at the flower level). The maw mawb double mutant in Petunia displays string-like petals, with consequent disappearance of the floral tube. Moreover, we found that these two genes genetically interact with genes from a different family (the MADS family) in ovule identity (ovules are the structures from which seeds develop). We have also shown that other genes from the WOX family are involved in development of a different kind of structures in Petunia: the trichomes. Trichomes are involved in different tasks, protecting the plant from pathogens or abiotic stress. Thanks to functional genetics studies, we have shown functional genetic recruitment of these WOX genes among different plant organs and among different species. This PhD thesis provides evidence for the importance of the WOX family in Evo-Devo studies. Eventually, we unravelled genetic networks controlled by MAW and MAWB trough RNA-Seq analysis.


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