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Analyse du génome d’Eucalyptus pour des familles de gènes liées à la paroi secondaire et la réponse au stress

mail to Hua CASSAN-WANG
mail to Jacqueline GRIMA-PETTENATI
mail to Chantal TEULIERES
mail to Christiane MARQUE
mail to Marçal SOLER

Notre équipe est un des membres fondateurs du consortium international d’EUCAGENE qui a été à l’initiative du séquençage du génome d’Eucalyptus grandis par le DOE (USA). Nous avons activement participé à l’analyse du génome d’E. grandis, récemment publié dans Nature [Myburg et al. 2014]. Nos publications associées à cet article concernent l’analyse fine de 10 familles de gènes de la voie de biosynthèse des lignines [Carocha et al. 2014], des familles de facteurs de transcription clefs (FT) dont certains membres interviennent dans la régulation de la paroi secondaire comme R2R3-MYBs [Soler et al. 2014], NACs [Hussey et al. 2014], ARFs [Yu et al. 2014] et Aux/IAAs [Yu et al. soumise]. Concernant la réponse au froid, deux familles de FT (AP2/ERF and GRAS) importantes dans le contrôle du développement et la tolérance au stress ont aussi été annotées chez E. grandis [Cao et al. en révision].

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Le génome d’Eucalyptus contient la plus forte proportion (34%) de duplications en tandem décrites à ce jour dans les génomes des plantes. Nous avons analysé en profondeur certaines grandes zones de duplication en tandem et vérifié expérimentalement ce surprenant taux de duplication par le séquençage de BAC (méthode de Sanger). En fonction de notre expertise, nous avons été chargés de l’annotation des familles de gènes associés à la voie de biosynthèse des lignines et à la régulation transcriptionnelle du bois. En résumé, nous avons réalisé à la fois l’analyse phylogénétique comparative avec d’autres génomes de plantes et de la transcriptomique haut débit en utilisant les techniques de RNAseq et de qPCR microfluidigm. Pour identifier les gènes de référence les plus appropriés à la normalisation de données de qPCR, nous avons réalisé une étude sur une large gamme d’échantillons d’Eucalyptus (tissus, stades de développement et conditions de culture) [Cassan-Wang et al. 2012]. L’analyse de ces familles de gènes à l’échelle du génome a permis de révéler des caractéristiques intéressantes. Par exemple, dans la grande famille MYB, certains sous-groupes sont plus représentés chez les plantes ligneuses que chez les herbacées. Par ailleurs, nous avons identifié de nouveaux sous-groupes spécifiques des plantes ligneuses. De façon remarquable, 94% des duplications en tandem des gènes R2R3-MYB appartiennent à ces deux dernières catégories. Au contraire, les sous-groupes correspondant aux gènes impliqués dans la formation de la paroi secondaire sont très conservés chez les plantes ligneuses et herbacées et ne présentent pas de duplications. Un des résultats les plus frappants concerne les gènes R2R3-MYB, appartenant aux trois sous-groupes spécifiques, qui ont une expression préférentielle dans le cambium. L’activité cambiale, responsable de la croissance secondaire, est une des caractéristiques majeures des plantes ligneuses pérennes. Concernant les familles de gènes associées à la réponse aux stress, notre analyse met en évidence une très forte expansion du groupe DREB1/CBF uniquement au sein de la famille AP2/ERF, et un nouveau groupe pour la famille des GRAS. Les données d’expression pour les gènes DREB1/CBF and DREB2 montrent de façon surprenante que les FTs de ces deux groupes répondent à plusieurs stress abiotiques. Ces résultats soulignent l’importance de la voie CBF dans la réponse au stress chez l’Eucalyptus, suggérant qu’ils participent probablement à l’adaptation à différents environnements (conditions de froid mais aussi de chaleur et de sècheresse) de cette espèce à feuillage persistant.