La transition des plantes de l'eau à la terre a nécessité des adaptations et innovations afin de faire face aux nouvelles contraintes abiotiques et biotiques. Alors que les interactions entre les plantes et les microbes pathogènes sont bien décrites chez les plantes vasculaires, en particulier chez les Angiospermes, nous manquons encore d'informations sur la nature des mécanismes immunitaires présents chez les plantes non vasculaires. Au cours de la dernière décennie, l'hépatique Marchantia polymorpha s'est imposée comme un nouveau modèle végétal pour étudier l'évolution des plantes terrestres. Bien que très peu d'interactions compatibles avec M. polymorpha aient été décrites jusqu'à présent, ils ont ouvert la voie à l'étude de l'évolution des interactions entre plantes et microorganismes pathogènes. Néanmoins, la caractérisation des composantes du système immunitaire de M. polymorpha s'appuie essentiellement sur des approches de génétique inverse reposant sur les mécanismes décrits chez les angiospermes. Afin d'explorer pleinement le mécanisme de résistance de M. polymorpha, nous avons développé les ressources et utilisé des approches de génétique directe sur le pathosystème impliquant M. polymorpha et le champignon pathogène Colletotrichum nymphaeae. Nous avons réalisé un phénotypage à haut débit sur plus de 80 accessions de M. polymorpha, suivi d'une étude d'association génétique. Ce phénotypage a permis d'identifier deux QTL majeurs qui renferment des gènes impliqués dans la biosynthèse des terpènes. La validation fonctionnelle de ces gènes par génétique inverse dans des accessions sensibles et résistantes est en cours.
Nous avons également étudié la conservation des fonctions biologiques de la kinase CPK28 dans le développement et l'immunité. Les résultats obtenus montrent un rôle de MpCPK28 lors des premiers stades du développement. Enfin, le rôle dans l'immunité ne semble pas être conservé.
Ces travaux ont permis l'identification de gènes potentiellement impliqués dans l'immunité chez M. polymorpha. Ces gènes étant absents chez les Angiospermes et chez les algues, ils pourraient impliquer des mécanismes présents chez l’ancêtre commun à toutes les plantes terrestres et qui ont très probablement contribué à la terrestrialisation et par la suite au développement/à l’établissement des plantes sur terre. |
The transition of plants from water to land required adaptations to new abiotic and biotic stresses. While interactions between plants and pathogenic microbes are well described in vascular plants, especially in Angiosperms, we still lack information on the nature of the immune mechanisms present in non-vascular plants. Over the past decade, the liverwort Marchantia polymorpha has emerged as a new model plant to study the evolution of land plants. Although very few pathosystems with M. polymorpha have been described so far, they have paved the way for studying the evolution of plant-microbes interactions. Only reverse genetic approaches relying on the angiosperm-based knowledge on plant immunity were applied to characterize the immune system of M. polymorpha. To fully explore the resistance machinery of M. polymorpha, we have developed the resources for and used forward genetic approaches on the pathosystem between Marchantia and the fungal pathogen Colletotrichum nymphaeae. We performed a high-throughput phenotyping on more than 80 accessions of M. polymorpha, followed by Genome-Wide Association Study. This phenotyping resulted in the identification of two major quantitative trait loci underlying genes involved in the biosynthesis of specialized metabolites. Functional validation of these genes by reverse genetics in susceptible and resistant accessions is ongoing.
We also studied the conservation of the biological functions of CPK28 kinase in development and immunity. The results show a role for MpCPK28 in the early stages of development and the role in immunity does not appear to be conserved.
Finally, this work has led to the identification of genes potentially involved in immunity in M. polymorpha. As these genes are absent in Angiosperms and algae, they could involve mechanisms present in the common ancestor of all land plants, which most probably contributed to the terrestrialization and subsequent establishment of plants on land. |