Análise de diversidade e expressão de retrotransposons ativos em espécies de Coffea

par Elaine Silva Dias

Thèse de doctorat en Biologie intégrative des plantes

Soutenue le 07-07-2015

à Montpellier en cotutelle avec l'Universidade estadual paulista (São Paulo, Brésil) , dans le cadre de Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015) , en partenariat avec DIADE - Diversité et Adaptation et Développement des plantes (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Analyse de la diversité et l'expression des rétrotransposons actives dans espèces de Coffea


  • Résumé

    L'évolution des plantes à fleurs est remarquable par la vitesse et l'étendue de la diversification qui l'accompagne. La variabilité génétique qui découle de cette diversification pourrait provenir de nombreux processus. Parmi ceux-ci, les éléments transposables (ET) ont été considérés comme l'un des agents les plus importants. Les ET peuvent constituer de grandes proportions des génomes de plantes (>80%) et joueraient un rôle important dans l'établissement de la diversité génétique. Notre travail contribue à la compréhension du rôle des ET dans l'évolution des génomes d'espèces du genre Coffea, genre qui appartient à la famille des Rubiacées. Plus précisément, l'objectif de l'étude était d'étudier l'impact d'ET actifs sur le génome de certaines espèces du genre Coffea. Les données obtenues ont été divisées en deux parties qui composent les deux chapitres de la thèse. Dans le premier chapitre, dix rétrotransposons (LTR-RTs) ont été identifiés et annotés dans le génome de C. canephora. Le profil de leur polymorphisme d'insertion a été analysé à l'aide des approches IRAP et REMAP chez plusieurs génotypes des espèces C. canephora (18) et C. eugenioides ( 5), qui sont les espèces parentales de l'allotétraploïde, C. arabica (21). Les résultats soulignent la dynamique évolutive de ces éléments dans ces espèces, ainsi que leur transmission. Nos résultats montrent également des modifications de la structure du génome de l'hybride. Dans la seconde partie est constitué par une analyse complète de la répartition et de l'évolution d'un rétrotransposon particulier : Copia25. Ces analyses, menées in silico et in vitro, ont montré que ce LTR-RT est largement distribué au sein de la famille des Rubiacées et qu'il est également présent chez d'autres espèces proches ou bien plus éloignées phylogénétiquement (Asterides, Rosides ou Monocotylédones). Une situation particulière est constituée par la relation étroite qui existe entre les séquences de Copia25 identifiées dans le genre Musa, monocotylédone, et dans le genre Ixora, dicotylédones de la famille des Rubiacées. Nos résultats révèlent la complexité de la dynamique évolutive de Copia25 chez les angiospermes qui implique plusieurs processus incluant un mécanisme de conservation de la séquence, un « turnover » rapide, des pertes stochastiques et le transfert horizontal.L'article présenté dans le dernier chapitre a été accepté avec modifications par la revue « Plant Molecular Biology ». il est actuellement en cours de révision pour être renvoyé prochainement en vue de son acceptation définitive.

  • Titre traduit

    Analysis of diversity and expression of actives retrotransposons in Coffea species


  • Résumé

    The evolutionary history of the flowering plants is remarkable for its rapid and extensive diversification. The background of the genetic variability for this diversification is originated by numerous processes, among them the transposable elements (TEs) have been considered as one of the most important agents. TEs may compose large amounts of plant genomes and might play important roles in the promotion of genetic diversity. Our study contributes for the understanding of TEs impact on the genome of Coffea species. Coffea is a genus that belongs to the Rubiaceae family. The goal of the study was to investigate the occurrence and diversity of active TEs in Coffea species and the data obtained were divided in two parts that compose the two chapters of the thesis. In the first chapter, ten retrotransposons with LTRs (LTR-RTs) were annotated in the C. canephora genome and had their insertion polymorphism profile analyzed, using the IRAP (inter-retrotransposon-amplified polymorphism) and REMAP (Retrotransposon-microsatellite amplified polymorphism) methods, in genotypes the progenitor species, C. canephora (18) and C. eugenioides (5), and the allotetraploid hybrid, C. arabica. The results outline the evolutionary dynamics of these elements in the species, as well as their inheritance. Our results also suggest the occurrence of genomic structural changes mediated by the LTR-RTs in the hybrid. And, the second part constitutes a wide analysis of the distribution and evolution of a particular LTR-RT, Copia25. In silico and in vitro analyses showed that Copia25 is widely distributed among the Rubiaceae family and that it is also present in other distantly related species belonging to asterids, rosids and monocots. A particular situation is the closer relationship between the Copia25 sequences of Musa, a monocot, and Ixora, a dicot species (Rubiaceae). Our results disclose the complexity of the evolutionary dynamics of Copia25 in angiosperm involving several processes including sequence conservation, rapid turnover, stochastic losses and horizontal transfer. The article presented in the last chapter was accepted for publication after modifications in “Plant Molecular Biology”, it is at the present under correction to be soon sent back for final approval.

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