Cytokinines : cibles précoces du photocontrôle des bourgeons Objectif Comprendre comment la lumière module la ramification des plantes pour une meilleure maîtrise des itinéraires culturaux et l'amélioration de la production des espèces cultivées.
Contexte Maîtriser la ramification d’une plante cultivée conditionne son rendement, sa résistance aux maladies et sa qualité visuelle. Or, les facteurs environnementaux influent fortement sur cette ramification. Aussi, mieux comprendre leurs modes d’actions et mieux les maîtriser en culture peut permettre d’améliorer la production. La lumière est un de ces facteurs majeurs. Pourtant, les mécanismes de contrôle des bourgeons par la lumière sont peu connus (Leduc et al., 2014). Le rosier, plante d’ornement de première importance économique, présente une forte réponse aux conditions de lumière avec une inhibition totale du débourrement des bourgeons à l’obscurité. Il se révèle une bonne plante modèle pour l’étude des voies de signalisation de la lumière dans les bourgeons.
Résultats L’utilisation d’un inhibiteur de la photosynthèse a permis de démontrer que la lumière perçue par les bourgeons n’agit pas dans les premières heures au travers de son rôle pourvoyeur d’énergie mais comme un signal photomorphogénétique (ie : déclenchant, au travers de photorécepteurs et d’une cascade de signalisation, un processus de développement : ici le débourrement). L’analyse moléculaire et les dosages hormonaux ont révélé que les cytokinines sont des cibles très précoces de la lumière. Lorsque la plante est placée à l’obscurité, la répression de la synthèse et du transport de ces hormones vers le bourgeon intervient en effet dès 3 heures. Inversement, le traitement de la tige et du bourgeon avec des cytokinines suffit seul à provoquer le débourrement à l’obscurité, montrant la position très amont des cytokinines dans la voie de signalisation de la lumière. L’étude quantitative de l’expression de gènes à l’obscurité après traitement avec des cytokinines a confirmé que la photo-régulation précoce de ces hormones est responsable de la régulation en aval de mécanismes essentiels au débourrement (augmentation de la force de puits du bourgeon, division et expansion cellulaires, régulations des hormones auxine et strigolactone.
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IRHS
© H. Roman, Université d’Angers, UMR IRHS
UMR IRHS - Institut de Recherche en Horticulture et Semences INRA - AGROCAMPUS OUEST - UNIVERSITÉ D’ANGERS
L’apport de cytokinines sur la tige (ou le bourgeon) lève l’inhibition du débourrement due à l’absence de lumière montrant le rôle clé de ces hormones dans la voie de signalisation de la lumière.
Perspectives Afin de compléter les connaissances sur la voie de signalisation de la lumière dans les bourgeons, nos travaux vont chercher à identifier les photorécepteurs et les acteurs moléculaires de la transduction du signal lumineux dans les bourgeons des photorécepteurs vers les cytokinines. Ce travail est déjà engagé sur des mutants de photorécepteurs de pois. L’étude de la communication entre le bourgeon et son entre-nœud où siège une partie de la régulation du débourrement par la lumière est aussi une question intéressante que nous avons amorcée.
Partenaires Ce travail a fait l’objet de deux collaborations internationales : l’une portant sur les dosages hormonaux avec le Dr. O. Novack, Palacky University, Olomouc, Rep. Tchèque, l’autre avec la Pr. C. Beveridge, Queensland University, Australie, sur les mutants de pois. La multiplication et la culture des plantes utilisées dans ce projet a été réalisée par le personnel d’Inem (UMR IRHS) et les techniciens de l’équipe Arch’E (UMR IRHS). - Financeurs : la bourse de thèse d’Hanaé Roman a été financée par Angers Loire Métropole. L’Université d’Angers et la SFR Quasav ont contribué au déplacement de Dr. N. Leduc et H. Roman vers le laboratoire du Pr. C. Beveridge pour une collaboration de quelques mois.
Bibliographie Roman H, Girault T, Barbier F, Peron T. Brouard N, Pencik A, Novak O, Vian A, Sakr S, Lothier J, Le Gourrierec J and Leduc N. 2016. Cytokinins are initial targets of light in the control of bud outgrowth. Plant Physiol. 172 :489–509. Leduc N, Roman H, Barbier B, Peron T, Huche-Thelier L, Lothier J, Demotes-Mainard S, Sakr S. 2014. Light Signaling in Bud Outgrowth and Branching in Plants. Plants 3: 223-250.
Contact Nathalie Leduc, UMR IRHS, 42 rue Georges Morel, 49071 Beaucouzé Cédex Mél : Nathalie.Leduc@univ-angers.fr
Equipe Arch-E
Biologie Intégrative de l’Architecture et Environnement