Master 2 Biotechnologies de Plantes tropicales

Master 2 Biotechnologies de Plantes tropicales
Sujet : Etude de l’expression de gènes liés au sexe chez le palmier dattier
Encadrement :
Frédérique Aberlenc-Bertossi, [email protected]
Nathalie Chabrillange, [email protected]
Contexte et problématique :
La dioécie ou séparation des sexes serait apparue à plusieurs reprises et de façons
indépendantes au cours de l’évolution des plantes à fleurs et en particulier au sein de la
famille des palmiers (Weiblen et al., 2000). Le palmier dattier est une espèce dioïque, dont
les fleurs présentent un dimorphisme sexuel marqué (Daher et al., 2010). Sa reproduction
par graines donne une descendance comprenant environ 50% de pieds mâles et 50% de
pieds femelles suggérant un déterminisme génétique du sexe. Les individus femelles qui
portent les dattes, sont majoritairement recherchés. En plantation, un seul individu mâle
permet de polliniser manuellement 50 à 60 à individus femelles. Des marqueurs précoces du
sexe de type microsatellite ont été identifiés, ils permettent de distinguer 100% des individus.
Ils ont aussi permis d’apporter des preuves génétiques de l’existence d’une région
strictement non recombinante liée au sexe ainsi que d’un système de chromosomes de type
XY (Chérif et al., 2013).
Cependant, les gènes clés déterminant le sexe et à l’origine de la dioécie sont encore
inconnus chez le palmier dattier. Des régions non recombinantes présentant un
polymorphisme SNP lié au sexe ont été identifiés dans le génome du palmier dattier (AlDous et al., 2011). Ces régions comportent une vingtaine de gènes, dont certains pourraient
avoir une fonction en relation avec le phénotype sexuel (MSI1, Flap endonucléase, MYB
R2R3…). Par ailleurs, notre équipe a entrepris une analyse comparative de l’expression du
génome au cours du développement floral male et femelle qui a permis d’identifier des gènes
exprimés spécifiquement ou surexprimés dans l’un des deux sexes (Tasselseed, Agamous,
Superman, NAC …).
Objectifs :
L’objectif de ce stage est d’améliorer nos connaissances sur les mécanismes moléculaires
impliqués dans la détermination du sexe et à l’origine de la dioécie chez le palmier dattier.
Pour cela nous étudierons l’expression spatiale et temporelle de gènes liés au sexe. Nous
prendrons en considération d’une part des gènes situés dans les régions non recombinantes
du génome et d’autre part des gènes issus de l’analyse comparative des transcriptomes
males et femelles. Nous comparerons les profils d’expression au cours du développement
floral en relation avec le sexe afin de valider la spécificité de leur expression.
Par ailleurs, Pour les gènes situés dans les régions non recombinantes du génome, nous
isolerons et comparerons les séquences X et Y afin d’estimer leur divergence et de dater la
séparation des sexes chez le palmier dattier.
Méthodologies :
-
Extraction d’ARN et retrotranscription
Analyse quantitative de l’expression des gènes au cours du développement floral
male et femelle (Q-PCR)
Analyse d’expression par hybridation in situ (HIS)
Clonage et comparaison des séquences X et Y.
Références bibliographiques :
Al-Dous EK, George B, Al-Mahmoud ME, Al-Jaber MY, Wang H, Salameh YM, Al-Azwani EK,
Chaluvadi S, Pontaroli AC, DeBarry J et al. 2011. De novo genome sequencing and
comparative genomics of date palm (Phoenix dactylifera). Nature Biotechnology 29: 521–527.
Chérif E, Zehdi S, Castillo K, Chabrillange N, Abdoulkader S, Pintaud J-C, Santoni S, SalhiHannachi A, Glémin S, Aberlenc-Bertossi F. 2013. Male specific DNA markers provide
genetic evidence of an XY chromosome system, a recombination arrest and allow the tracing of
paternal lineages in date palm. New Phytologist. 197(2):409-15.
Daher A., Adam H., Chabrillange N., Collin M., Mohamed N., Tregear J.W., Aberlenc-Bertossi F.
2010. Cell cycle arrest characterizes the transition from a bisexual floral bud to a unisexual
flower in Phoenix dactylifera. Annals of Botany,106 : 255-266.
Weiblen GD, Oyama RK, Donoghue MJ. 2000. Phylogenetic analysis of dioecy in monocotyledons.
American Naturalist, 155: 46-58.