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Soutenance de thèse de Thanina Azibi

Salle du directoire, campus de Rennes

Mécanismes de restauration de la fertilité chez un allopolyploïde synthétique : Brassica napus L

Thèse dirigée par Anne-Marie Chèvre UMR Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP)

Résumé

L'auto-incompatibilité (AI) est un mécanisme de reproduction très répandu chez les plantes à fleurs, permettant la reconnaissance et le rejet de l’auto-pollen. Ce système génétique, contrôlé par un locus S très polymorphe et différents gènes régulateurs de l’AI, contribue au maintien de la diversité génétique et évite la dépression de consanguinité. Dans cette étude, nous avons exploré l’impact d’évènements anciens et récents de polyploïdisation sur le système d’AI et sur la dynamique évolutive des gènes impliqués dans ce mécanisme chez les Brassica. Notamment, via l’utilisation des différents génomes assemblés chez la famille des Brassicaceae, nous avons pu déterminer que la majorité des gènes régulateurs de l’AI sont retournés à l’état copie unique après l’événement de triplication (WGT) subi par les Brassica. Par la suite, nous avons étudié l’origine du phénotype d’auto-incompatibilité contrasté entre deux génotypes de B. rapa présentant le même haplotype S. Nos résultats ont révélé que les gènes du locus S (SRK, SCR, SLG) et les gènes régulateurs de l’AI présentaient tous une séquence codante intacte et étaient transcrits, suggérant que des modifications (post) traductionnelles ou des gènes régulateurs encore inconnus pourraient être à l’origine de ce phénotype contrasté chez ces deux variétés. Nous avons aussi investigué l’impact immédiat de la polyploïdie sur le phénotype d’AI en resynthétisant des lignées de colza. L’analyse phénotypique de l’AI chez les colzas synthétiques a montré que la composition allélique initiale des parents diploïdes joue un rôle déterminant sur le phénotype. Au cours des générations, certains descendants d’individus de colza auto-incompatible pouvaient présenter des niveaux partiels d’auto-compatibilité. Chez ces individus, l’exploration du rôle potentiel des variations structurales et fonctionnelles n’a pas montré de corrélation évidente avec les différents phénotypes observés, suggérant le rôle potentiel de modifications (post) traductionnelles dans ces variations phénotypiques ou encore que des gènes régulateurs du système d’AI restent à découvrir chez les Brassica

Abstract

Self-incompatibility (SI) is a widespread mechanism in flowering plants allowing them to recognize and reject self-pollen. This genetic system, controlled by a highly polymorphic S locus and various SI regulatory genes, maintains genetic diversity and prevents inbreeding depression. In this study, we explored the impact of ancient and recent polyploidization events on the SI system and on the evolutionary dynamic of the genes involved in this mechanism in Brassica. In particular, using the various assembled genomes publically available in the Brassicaceae family, we showed that most of the SI regulatory genes returned to a single copy after the triplication event (WGT) experienced by Brassica species. Subsequently, we investigated the origin of a contrasted SI phenotype between two B. rapa genotypes harbouring the same S haplotype. Our results revealed that all the S locus genes (SRK, SCR, SLG) and the SI regulatory genes had an intact coding-sequence and were transcribed, suggesting that (post) translational modifications or still unknown regulatory genes could be involved in this contrasting phenotype between these two varieties. We also investigated the immediate impact of polyploidization events on the SI phenotype by resynthesizing several B. napus (oilseed rape) lines. The SI phenotypic analysis of synthetic oilseed rape has shown that the initial allelic composition of diploid parents plays a determining role in the phenotype. Over the generations, some progenies of oilseed rape self-incompatible individuals may have partial levels of self-compatibility. In these individuals, the investigation of the potential role of structural and functional variations has not shown any obvious correlation with the phenotypes observed, suggesting the potential role of (post)-traductional modifications in these phenotypic changes or that some regulatory genes of the SI system remain to be discovered in Brassica.