Balance entre reproduction sexuée et asexuée chez le fraisier : vers la construction d’un réseau de gènes contrôlant le devenir du méristème axillaire.

Balance between sexual and asexual reproduction in strawberry : towards the construction of a gene network controlling the axillary meristem fate.

• Auteur / Autrice : Marie Alonso
• Direction : Béatrice Denoyes-Rothan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie végétale
• Date : Soutenance le 12/05/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Génomique fonctionnelle du développement du Fruit
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie du fruit et pathologie
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Joubès
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Béatrice Denoyes-Rothan, Jérôme Joubès, François Parcy, Claire Périlleux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Parcy, Claire Périlleux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Floraison

Plantes -- Multiplication

Transcriptome

Fraisiers

Méristèmes -- Cultures cellulaires

Mots clés libres

Devenir du méristème axillaire

Fragaria vesca

Transcriptome

Reproduction végétative

Floraison

Architecture de la plante

Axillary meristem fate

Fragaria vesca

Transcriptome

Vegetative reproduction

Flowering

Plant architecture

Résumé

Le fraisier est capable de se reproduire de manière sexuée, via la floraison, et de manière asexuée, via la production de stolons. Ces deux modes de reproduction sont en compétition au niveau du méristème axillaire (MAx), qui peut devenir soit une branche latérale pouvant se terminer par une inflorescence, soit un stolon ou soit rester dormant. Ainsi, jouer sur le devenir du MAx modifie l’architecture de la plante et favorise le rendement soit en fruits soit en plants filles. L’objectif de la thèse est d’identifier et de caractériser des acteurs influençant le devenir d’un MAx en branche latérale ou en stolon en utilisant comme modèle le fraisier diploïde. Il se décline en trois points :(1) L’observation morphologique et histologique des évènements précoces du développement du MAx a permis de définir pour la première fois chez le fraisier une échelle de développement du MAx en stolon ou en branche latérale. Cette étude met en évidence un stade indifférencié, morphologiquement identique entre les deux devenirs possibles.(2) L’étude du transcriptome de bourgeons axillaires indifférenciés a permis d’identifier 283 gènes différentiellement exprimés (DEG) entre ceux qui vont devenir un stolon et ceux qui vont devenir une branche latérale. Parmi les DEG, certains gènes comme FveTCP9, homologue de AtBRC1, ainsi que des gènes impliqués dans la voie des phytohormones et de la floraison ont été identifiés et sélectionnés pour d’autres analyses afin d’approfondir leur rôle dans le devenir du MAx. Afin d’initier un réseau de gènes, une seconde analyse transcriptomique a pris en compte le développement spatio-temporel du bourgeon axillaire en branche latérale ou en stolon. Les effets de la position du bourgeon axillaire au niveau du nœud de l’axe primaire et du stade de développement de la plantule sur le transcriptome ont été mis en évidence.(3) Des analyses d’expression par qPCR sur des fonds génétiques différents et/ou hybridation in situ ont permis de confirmer l’implication des DEG sélectionnés dans le contrôle du devenir du MAx. Parmi ces gènes, les mutations obtenues par CRISPR-Cas9 sur FveTVP9 ont permis de valider son rôle dans le déterminisme du MAx grâce la production de branches latérales aux dépens des stolons.Cette thèse a permis d’initier un réseau de régulation contrôlant le devenir du MAx et également, de mettre en évidence des gènes clés qui pourront être étudiés chez le fraisier cultivé octoploïde à des fins agronomiques.

Strawberry is able to reproduce both sexually, via flowering, and asexually, via the production of stolons. The AxM governs these two modes of reproduction since AxM can become a lateral branch terminated by an inflorescence, or a stolon, or remain dormant. Thus, the AxM fate shapes the plant architecture and promotes the fruit yield or daughter plant production. The objective of this thesis is to identify and characterise molecular actors that affect the AxM fate by using the diploid strawberry model. The manuscript is divided into three points:(1) Morphological and histological observation of the early events of the AxM development has allowed to define for the first time in strawberry a scale of the AxM development into a stolon or a lateral branch. This study highlights an undifferentiated stage that is morphologically identical for both types of AxM.(2) A transcriptome study of undifferentiated axillary buds identified 283 differentially expressed genes (DEGs) between those becoming a stolon and becoming a lateral branch. Among the DEGs, we identified FveTCP9, homologous to AtBRC1, and genes involved in the phytohormone and flowering pathways. These genes were chosen for further analysis to investigate their role in the AxM fate.In order to initiate a gene network, a second transcriptomic analysis included the spatio-temporal development of the axillary bud into a lateral branch or a stolon. Results highlighted the effects of the axillary bud position at the node of the primary crown and the developmental stage of the seedling on the transcriptome.(3) The study of the chosen DEGs by using different approaches, qPCR in different genetic backgrounds and/or in situ hybridization, confirmed their role in controlling the AxM fate. Among these genes, the CRISPR-Cas9 mutation of FveTCP9 validates its role in the AXM fate and shows that lateral branches were produced at the expense of stolons.This thesis initiated a regulatory network controlling the fate of MAx and also identified key genes that could be studied in octoploid strawberry for future agronomic applications.