Auxin transport and organs formation in Arabidopsis and maize

par Nicola Carraro

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Sciences du végétal

Sous la direction de Serena Varotto et de Jan Traas.

Soutenue en 2006

à Paris 11 en cotutelle avec l'Université de Padoue , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Phyllotaxie
• Pin

Titre traduit

Transport de l'auxine et formation des organes chez l'arabette et le maïs

Résumé

L'auxine est impliquée dans la mise en place de la phyllotaxie chez les angiospermes. Chez l'arabette, cette hormone est transportée de façon polarisée dans la racine et dans la tige. Elle est accumulée dans les groupes de cellules qui évolueront en primordia latéraux. Son transport est organisé par des transporteurs putatifs à efflux de l'auxine. L'un d'eux, PIN1, est exprimé au niveau du méristème apical caulinaire (MAC). Son patron d'expression nous a permis de créer un modèle pour le fonctionnement de la phyllotaxie chez l'arabette. Ce modèle inclut les données d'expression de gènes marqueurs des primordia (LFY, ANT), de l'identité meristématique (STM) et des bordures entre le MAC et les primordia (CUC1), en réponse aux flux d'auxine créés par la polarisation de PIN1. Dans le maïs nous avons cloné deux orthologues de PIN1: ZmPIN1a et ZmPIN1b. Leur expression a été etudiée par hybridation in situ et immunolocalisation. La protéine est localisée de façon polarisée dans les tissus végétatifs et dans les structures reproductives. Cette polarisation change selon le stade de développement et les organes considerés. Dans les inflorescences mâle et femelle les flux d'auxine pourraient déterminer la mise en place des ramifications de différents ordres ainsi que l'identité des méristèmes. L'ensemble de ces données montre donc que l'expression de PIN1 dans les inflorescences est différente chez le maïs et chez l'arabette.

Résumé

Auxin is involved in phyllotaxy establishment in angiosperms. In Arabidopsis, this hormone is polarly transported in the root and n the shoot. It is accumulated into groups of cells that will form lateral primordia. Its transport is set by putative auxin efflux carriers. One of these, PIN1, is expressed in the Shoot Apical Meristem (SAM). Its expression pattern allowed to create a model for phyllotaxy establishment in Arabidopsis. This model includes the expression data of primordia marker genes (LFY, ANT), meristematic identity (STM) and genes expressed at the borders between the SAM and the primordia (CUC1), in response to auxin fluxes created by the PIN1 polarization. We have identified two orthologous genes for PIN1 in maize : ZmPIN1a and ZmPIN1b. Their expression has been studied by in situ hydridization and immunolocalization. The protein is localized in a polar pattern in both vegetative and reproductive structures. This polar pattern changes according to the developmental stage and organs considered. In male and female inflorescences the auxin fluxes could determine the formation of the different orders of branching and also the meristematic identity of cells. Globally these data suggest that the expression of PIN1 in inflorescences is different in maize than in Arabidopsis.