Amborella trichopoda - Graines Conference 2017
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Amborella trichopoda La plus vieille plante à fleurs de la planète est néo-calédonienne Evolution de familles de protéines de graines chez Amborella trichopoda: globulines 11S et protéases vacuolaires (VPE) Dominique Job UMR CNRS/ Bayer CropScience - Lyon Collaborations Université de la Nouvelle-Calédonie IJPB – INRA Versailles IRD – Montpellier RDP – CNRS/INRA/ENSL - Lyon Pen State University - USA Eudicots Monocots Amborella Gymnosperms Ferns Mosses Réseau'français'de'biologie'des'graines'–'28'octobre'2015' Evolution de familles de protéines de graines chez Amborella trichopoda: globulines 11S et protéases vacuolaires (VPE) Dominique Job UMR CNRS/ Bayer CropScience - Lyon 5 mm Amborella trichopoda Collaborations Université de la Nouvelle-Calédonie IJPB – INRA Versailles IRD – Montpellier RDP – CNRS/INRA/ENSL - Lyon Pen State University - USA Eudicots Monocots Amborella Gymnosperms Ferns Mosses Réseau'français'de'biologie'des'graines'–'28'octobre'2015' Amborella trichopoda : caractères ancestraux • • • • • • • • Amborellaceae : famille sœur de toutes les angiospermes 1 seule genre, 1 seule espèce: Amborella trichopoda Absence de vaisseaux du xylème (trachéides) Fleurs unisexuées Pas de distinction entre sépales et pétales Grain de pollen à un seul pore Pollinisation insectes Graine à petit embryon rudimentaire Découverte en 1969 par Henri Ernest BAILLON du Muséum d’Histoire Naturel de Paris Evolution des plantes à fleurs Amborella Genome Project, 2013 Monocots Basal Angiosperms 140 MYA Eudicots L’ a n a l y s e d u g é n o m e d’Amborella révèle l’existence d’un événement de duplication ancien. Ce phénomène a été le moteur de l’acquisition de nouveaux gènes (fleurs, réserves nutritives des graines) l'émergence et l'immense succès des angiospermes : l’abominable mystère de Darwin Protéomique “shotgun” de l’embryon et de Projets – Autres familles de protéines l’albumen isolés de la graine d’Amborella 415 415 69 69 Protein destination andand storage Protein destination storage Energy & Metabolism Energy & Metabolism CellCell Sructure Sructure Embryon EmbryonAlbumen Albumen Amborella Genome Project, 2013 Villegente et al., résultats non publiés Villegente et al., résultats non publiés Les globulines 11S de la graine d’Amborella • Protéines de réserve très abondantes dans les graines • Présentes chez toutes les plantes • Structure très conservée • Très utilisées pour les études phylogénétiques proglobuline A" B" -S-S- globuline VPE A" B" -S-S- NGLEET assemblage dans les corps protéiques Amborella Genome Project, 2013 angiosperms Trois O u t protéines o f 1 2 caractérisées 0 a n a l y z epar d as e nq au l yesnec epsr, o tt éh oe m ti h q rueee, correspondant trois globulins gènes chez Amborella à11S Amborella. position in between the Parmi plus de 120 séquences gymnosperms and the analysées, l’étude phylogénétique angiosperms, in excellent révèle que les trois globulines 11S a g r e e m e n t w i t h d’Amborella se situent entre les phylogenetic analyses at gymnospermes et les whole genome level angiospermes, en excellent accord avec des études précédentes gymnosperms Analyse P hylogenetic aphylogénétique nalysis of A m bglobulines o r e l l a 11 S des globulins 11S d’Amborella AAA68981.1_Pseudotsuga_menziesii S30142_Pseudotsuga_menziesii CAA44874.1_Picea_glauca 0.8 CAA77568.1_Pinus_strobus CAA77569.1_Pinus_strobus 0.74CAA64786.1_Calocedrus_decurrens 0.2 CAA64787.1_Calocedrus_decurrens 0.91 0.98 CAA64790.1_Cryptomeria_japonica CAA64791.1_Metasequoia_glyptostroboides 0.29 CAA64793.1_Metasequoia_glyptostroboides 0.9 0.99 0.8CAA64792.1_Metasequoia_glyptostroboides 0.51 CAA64789.1_Cryptomeria_japonica 0.31 CAA64788.1_Calocedrus_decurrens CAA90641.1_Ginkgo_biloba 0.99 0.6 CAA53177.1_Ginkgo_biloba CAA90642.1_Gnetum_gnemon 0.97 CAA90643.1_Welwitschia_mirabilis CAA90640.1_Ephedra_gerardiana 0.89 XP_006857275.1_00067.7_Amborella_trichopoda 0.98 0.99 XP_006857279.1_00067.11_Amborella_trichopoda XP_006857280.1_0067.12_Amborella_trichopoda 0.97 0.68 CAA64763.1_Dioscorea_caucasica 0.11 CAA64761.1_Asarum_europaeum 0.42 0.95 CAA57848.1_Magnolia_salicifolia CAA64762.1_Asarum_europaeum 0.88 Q9XFM4.1_Fagopyrum_esculentum AAL16994.1_Zea_mays archaic 0.46 P14812.1_Avena_sativa 0.38 1 angiosperms AAB27108.2_Triticum_aestivum 0.79 CAA33838.1_Oryza_sativa 0.94 AAF69015.1_Elaeis_guineensis NP_199225.1_Arabidopsis_thaliana 0.74 0.99 AAA32988.1_Brassica_napus 0.89 P15456.2_Arabidopsis_thaliana Q02498.1_Raphanus_sativus 1 0.95 AAX77383.1_Sinapis_alba Q9ZWA9.1_Arabidopsis_thaliana ABB77213.1_Actinidia_chinensis 0.98 AAO38859.1_Bertholletia_excelsa 0.88 0.91 AAS67036.1_Chenopodium_quinoa AAS67037.1_Chenopodium_quinoa 0.026 0.92 CAA57633.1_Amaranthus_hypochondriacus P19084.1_Helianthus_annuus CAA55977.1_Glycine_max 1 CAA60533.1_Glycine_max 0.99 0.94 P16078.1_Vicia_faba 0.95 0.86 0.76 P05693.1_Pisum_sativum CAA83674.1_Vicia_sativa AAK15087.1_Sesamum_indicum 0.54 CAA57846.1_Magnolia_salicifolia XP_002329472.1_Populus_trichocarpa 0.92 AFJ04523.1_Vernicia_fordii 0.820.077 AAB52963.1_Citrus_sinensis P13744.1_Cucurbita_maxima 0.42 AAC61983.1_Coffea_arabica 0.86 ABK80755.1_Ficus_pumila 0.77 CAA55009.1_Prunus_dulcis 0.93 AAA33072.1_Gossypium_hirsutum 0.72 ABW86979.1_Carya_illinoinensis 0.31 AAW29810.1_Juglans_regia AAL73404.1_Corylus_avellana 0.82 0.19 0.49 AAM93194.1_Castanea_crenata 0.99 CAA67879.1_Quercus_robur CAR78996.1_Lotus_japonicus 0.44 Q9SMJ4.1_Cicer_arietinum 0.79 0.96 0.77 CAA38758.1_Vicia_faba 0.87 0.78 CAA10722.1_Pisum_sativum 0.85 0.74CAA83677.1_Vicia_sativa CAA86824.1_Vicia_narbonensis 1 CAI83773.2_Lupinus_albus AAG01363.1_Arachis_hypogaea AAN76862.1_Anacardium_occidentale 0.9 XP_002524198.1_Ricinus_communis 1 0.08 0.98 0.3 Maturation of des proglobulines d’Amborella Processing the Amborella 11S proglobulins Amborella Genome Project, 2013 proglobulin • The consensus cutting (NG) site est is Le site coupure consensus c o n s e rpour v e d deux f o r des t w oglobulines of the conservé proteins 11SAmborella d’Amborella A" globulin VPE B" B" -S-S- -S-SNGLEET assembly into PSV VPE Ambo 67.11! Ambo 67.12! Soybean! Arabidopsis! A" A Q - S T - V R - N N N N G G G G L Y V L E E E E E E E E L R N T Y E I I C C C C N N T S V A M A K R K R ! ! ! ! Maturation of des proglobulines d’Amborella Processing the Amborella 11S proglobulins Amborella Genome Project, 2013 proglobulin • The consensus cutting (NG) site est is Le site coupure consensus c o n s e rpour v e d deux f o r des t w oglobulines of the conservé proteins 11SAmborella d’Amborella L• a The t r othird i s i èAmborella m e g l o bprotein u l i n e does 11 S not contain the canonical d’Amborella ne contient pas le NG site cutting site, but exhibits features de coupure canoniqueAmbo NG, mais seen in 11S globulins 67.11! from montre des variations retrouvées Ambo 67.12! gymnosperms, raising question cha e zb o u Gti n p kg bg a Soybean! e tf d r ooc ebsi sl oi n o t hees Arabidopsis! proglobulin by the VPE globulines 11Sprecursor de gymnospermes Ginkgo! Ambo 67.7! Metasequoia A" globulin B" VPE -S-S- A" B" -S-S- NGLEET assembly into PSV VPE A i n s i l e s g l o b u l i n e s 11 S A S V N G L E E L Y C N -d ’ - bNo rGe lYl a E m E oRn tEr eCn tN Am Q T R N G V E E N I C T -caractéristiques - - N G L E Eretrouvées T I C S V K dA eRs M K R àA la ! ! ! ! -fois - chez - N Nles V E E F Y C S M et R ! gymnospermes A N V I G V G E R Y C N A K ! lesNangiospermes P G? G L H Q F Y C N M R Arabidopsis contient quatre formes de VPE Amborella seulement deux o o Une Une forme forme spécifiquement spécifiquement exprimée exprimée dans dans les les graines graines et et seulement seulement responsable responsable de de la la mobilisation mobilisation des des globulines globulines 11S 11S (forme (forme beta) beta) o o Deux Deux formes formes exprimées exprimées dans dans les les tissus tissus végétatifs végétatifs en en réponse réponse notamment notamment aux aux stress stress biotiques biotiques et et abiotiques abiotiques (formes (formes alpha, alpha, gamma) gamma) et et une une quatrième quatrième forme forme impliquée impliquée dans dans la la mise mise en en place place de de l’enveloppe l’enveloppe de de la la graine graine au au cours cours du du développement développement (forme (forme delta) delta) o Notre analyse protéomique met en évidence la forme beta dans les graines d’Amborella o L’analyse du génome d’Amborella montre l’existence d’une autre forme de VPE, précurseur des formes alpha/gamma/delta Poncet et al., 2015 Evolution des gènes codant les VPE chez les plantes Poncet et al., 2015 Conclusions o L’analyse de familles de protéines montre qu’Amborella trichopoda présente des caractéristiques moléculaires retrouvées chez les gymnospermes et les angiospermes o Nos résultats suggèrent que l’apparition des angiospermes est plus un évènement progressif que soudain. Projets Projets––Autres Autresfamilles famillesde deprotéines protéines Maturité vs immaturité de l’embryon 415 415 6969 Protein Proteindestination destinationand andstorage storage Energy Energy&&Metabolism Metabolism Cell CellSructure Sructure Tolérance àà la la dessiccation dessiccation Tolérance de l’embryon l’embryon ?? de Embryon Embryon Albumen Albumen Amborella Genome Project, 2013 Villegente et et al., al., résultats résultats non non publiés publiés Villegente Projets – Germination Elle est très lente. Il faut attendre au moins 30 jours après imbibition pour voir apparaître la plantule Villegente et al., résultats non publiés Levée de dormance ? Poursuite de la maturation de l’embryon immature ? Germination interne ? Remerciements Université de la Nouvelle-Calédonie Matthieu Villegente Bruno Fogliani Valérie Sarramégna IRD-Montpellier – UMR DIADE Valérie Poncet Alexandre de Kochko Rémi Tournebize CNRS/INRA/UCBL/ENSL – UMR RDP Charlie Scutt Lyon INRA/AgroParisTech – IJPB, Versailles Loïc Rajjou Gwendal Cueff Penn State University – USA Joshua Der Claude de Pamphilis UMR CNRS/Bayer CropScience, Lyon Claudette Job Merci de votre attention
