S4-C3-Auger - Biotechnologies végétales
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Métabolisme des flavonoïdes chez le colza : identification de gènes clefs pour l’amélioration de la qualité de la graine Bathilde AUGER UMR118 Amélioration des Plantes et Biotechnologies Végétales INRA – Agrocampus Rennes – Université Rennes1 Objectifs d’amélioration de la qualité de la graine de colza Teneur en huile et en protéines • Forte teneur en huile : applications alimentaires et non-alimentaires • Teneur élevée et contenu équilibré en protéines du tourteau Tourteau de colza W.Friedt, Univ. Giessen 35-40% protéines, résidus soufrés, incorporation limitée Problèmes de digestibilité : – Composés non digérés : lignines – Facteurs anti-nutritionnels : tannins condensés OH HO O OH OH OH HO O H OH O OH OH OH HO Unité d’épicatéchine OH O R O H Laccase O - R Oxydations OH OH Polymère brun OH Polymère incolore = tannins condensés oxydés O H Objectifs d’amélioration de la qualité de la graine de colza Teneur en huile et en protéines • Forte teneur en huile : applications alimentaires et non-alimentaires • Teneur élevée et contenu équilibré en protéines du tourteau Tourteau de colza W.Friedt, Univ. Giessen 35-40% protéines, résidus soufrés, incorporation limitée Problèmes de digestibilité : – Composés non digérés : lignines – Facteurs anti-nutritionnels : tannins condensés OH HO O OH OH OH HO O H OH O OH OH OH HO Unité d’épicatéchine OH O R O H Laccase O - R Oxydations OH OH Polymère brun O H Digestibilité Fibres Huile Protéines + - 16 % +5% +4% ++ - 35 % + 10 % +7% OH Polymère incolore = tannins condensés oxydés Les génotypes de colza à graines jaunes répondent aux objectifs de sélection Objectifs du travail de recherche Créer des génotypes de colza dont les graines ont une faible teneur en tannins condensés, et une forte teneur en huile et en protéines * Comprendre où et quand sont synthétisés les tannins condensés dans la graine de colza * Trouver des marqueurs spécifiques de la graine à partir des gènes décrits chez arabidopsis * Caractériser des génotypes dont les graines sont marron/jaunes (mutagenèse, introgression du caractère à partir de Brassica apparentées) 1. Cinétique d’accumulation des tannins condensés Développement de la graine de colza 20 5 25 60 45 35 1 mm 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 JAP Embryogenèse Remplissage / Maturation Dessiccation Développement des téguments (coloration au bleu de Toluidine) embryon endothélium endothélium embryon albumen 15 JAP téguments téguments 30 JAP Accumulation de polyphénols dans l’endothélium à partir de 15 JAP 1. Cinétique d’accumulation des tannins condensés Dosage des tannins condensés contenus dans les téguments 100 8 7 6 5 4 3 2 1 0 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 mDP µg PCA/mg de tégument Tannins solubles (spectrométrie de masse) 15-35 DAP : synthèse des tannins solubles 60 JAP µg PCA/mg de tégument Tannins insolubles (butanol-HCl) 10 8 Tannins solubles transformés en formes insolubles/oxydées 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 JAP 2. Gènes clefs du métabolisme des tannins condensés Pigmentation graine arabidopsis : 20 loci TT Phénylpropanoïdes Locus AtTT TT4 > 10 TT5 CHI 4 TT6 F3H 2 TT7 F3’H 2 TT3 DFR 2 BAN ANR 4 TT1 TT12 MATE-transporter 2 TT2 TT10 laccase 3 TT18 ANTHOCYANES BAN TT1 WIP zinc-finger family 4 TT2 MYB transcription factor 2 TT8 bHLH transcription factor 2 TT16 MADS transcription factor 2 TTG1 WD Repeat 2 TTG2 WRKY 2 FLAVONOLS TT16 TT12 TT8 TT10 TTG1 TTG2 TANNINS régulation TT3 Gènes BnaTT CHS Transparent Testa FLS Produit TT4 TT5 TT6/7 Identification des orthologues BnaTT 2. Gènes clefs du métabolisme des tannins condensés Profil d’expression des gènes BnaBAN (RT-PCR) JAP 5 8 12 17 20 25 30 35 40 45 Gén Ra Hyp Cot BnaBAN Les transcrits BnaBAN s’accumulent dans la graine Fusion ProBnaBAN::UidA 13 JAP Jeune silique arabidopsis 28 JAP Graines de colza Le profil d’activation de ProBnaBAN est spécifique de la graine Conservation entre arabidopsis et le colza Outil biotechnologique pour l’étude des gènes exprimés dans la graine Perspectives • Caractériser des génotypes à graines marron/jaunes pour valider la corrélation entre tannins condensés, pigmentation et digestibilité • Confirmer les gènes cibles pour la sélection : ex. BnaBAN (ANR) → Gènes dont l’expression est limitée à l’endothélium pour ne pas intervenir sur le métabolisme des flavonoïdes dans d’autres tissus • Détecter des mutations dans les gènes BnaTT par mutagenèse inverse (ex. TILLING) Remerciements UMR APBV (Rennes) Bathilde Auger Cécile Baron Marie-Odile Lucas Véronique Gautier Françoise Leprince Thomas Guérinier Laurent Charlon Patrick Rolland Michel Renard Nathalie Nesi UR Cidricoles (Rennes) Nathalie Marnet Sylvain Guyot UMR Biologie des Semences (Versailles) Jean-Marc Routaboul Isabelle Debeaujon Autres partenaires Boulos Chalhoub (Evry) Hélène Bergès, Sonia Vautrin, Laurent Cavaro (Toulouse) Alain Fautrel (Rennes) Alain Quinsac (CETIOM)
