Les inondations sont responsables de pertes agricoles importantes à travers le monde. Le changement climatique risque d’alourdir ces pertes dans les prochaines décennies, puisqu’il devrait entraîner une augmentation de la fréquence et de l’intensité des inondations. Le développement de variétés résistantes aux inondations a été réalisé principalement chez le riz, où l’introgression d’un allèle spécifique du gène accessoire Sub1A suffit à augmenter la tolérance aux inondations. Cette augmentation reste toutefois limitée, et le développement de variétés résistantes aux inondations chez d’autres espèces cultivées reste nécessaire.
Afin de trouver de nouvelles pistes d’amélioration des plantes vis-à-vis des inondations, j’ai appliqué de nombreuses approches de bioinformatiques et de bioanalyses afin d’identifier de nouveaux mécanismes et de nouveaux gènes candidats pouvant potentiellement expliquer, et améliorer, la réponse des plantes face aux inondations. La comparaison de pseudogénomes de plantes aquatiques et terrestres, qui a d’abord nécessité le développement d’un logiciel spécifiquement dédié à cette tâche, a permis de confirmer la disparition complète ou en cours de la fonction de biosynthèse de l’éthylène chez les plantes aquatiques, qui est pourtant une phytohormone majeure dans la perception de l’hypoxie chez les plantes terrestres. Dans le futur, il serait intéressant d’identifier la phytohormone ou la molécule qui a remplacé l’éthylène dans la fonction de perception de l’hypoxie, et de voir si ceci pourrait avoir des applications agronomiques.
De plus, une méta-analyse de données de transcriptomiques en condition d’inondation ou d’hypoxie sur un ensemble d’angiospermes et une analyse de GEA à l’aide de données satellitaires ont permis d’identifier un certain nombre de gènes candidats forts et d’identifier des mécanismes communs aux angiospermes jusqu’ici peu explorés. Deux lignées KO indépendantes ont été générées pour le gène candidat trouvé par GEA, PRX52, et le phénotypage de ceux-ci a mis en évidence une diminution du taux de survie en conditions d’inondations face au WT.
Un phénotypage plus précis et des expériences supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre les mécanismes par lesquels PRX52 permet une meilleure survie chez A. thaliana, et si cela peut avoir une utilité sur des espèces cultivées. De même, l’implication des gènes candidats identifiés grâce à la méta-analyse de transcriptomique dans la résistance aux inondations doit être vérifiée. |
Floods are responsible for significant agricultural losses worldwide. Climate change is likely to exacerbate these losses in the coming decades, as it is expected to lead to an increase in the frequency and intensity of floods. The development of flood-resistant varieties has been achieved primarily in rice, where the introgression of a specific allele of the accessory gene Sub1A is sufficient to increase flood tolerance. However, this increase remains limited, and the development of flood-resistant varieties in other cultivated species is still ongoing.
To find new ways to improve plant resilience to flooding, I applied numerous bioinformatics and bioanalytical approaches to identify novel mechanisms and candidate genes that could potentially explain and enhance plant responses to flooding. Comparing pseudogenomes of aquatic and terrestrial plants, which initially required the development of dedicated software, confirmed the complete or ongoing loss of ethylene biosynthesis in aquatic plants, despite ethylene being a key phytohormone in the perception of hypoxia in terrestrial plants. In the future, it would be interesting to identify the phytohormone or molecule that has replaced ethylene in this hypoxia-sensing function and to explore its potential agronomic applications.
Furthermore, a meta-analysis of transcriptomic data under flooding or hypoxia conditions on a set of angiosperms and a GEA analysis using satellite data identified several strong candidate genes and revealed previously poorly characterized mechanisms common to angiosperms. Two independent knockout lines were generated for the candidate gene identified by GEA, PRX52, and their phenotyping showed a decrease in survival rate under flooding conditions compared to the wild-type.
More precise phenotyping and further experiments are needed to better understand the mechanisms by which PRX52 promotes improved survival in A. thaliana, and whether this could be useful in cultivated species. Similarly, the involvement of candidate genes identified through transcriptomic meta-analysis in flood resistance needs to be verified. |