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Génétique Quantitative et Évolution - Le Moulon

 Karine GALLARDO (Équipe FILEAS, pôle GEAPSI, UMR Agroécologie, Dijon) (invité·e par Mélisande Blein-Nicolas)

  -  12:00:00
 GQE-Le Moulon
 https://bbb.visio.inrae.fr/b/mel-roz-rxy-1et

Rôle du métabolisme du soufre dans la plasticité de la composition protéique des graines de légumineuses vis-à-vis des stress abiotiques

Résumé

Les légumineuses comme le pois peuvent contribuer à répondre à la demande croissante en protéines végétales dans un contexte agroécologique. En effet, elles sont capables d’accumuler de grandes quantités de protéines dans leurs graines en l’absence de fertilisation azotée grâce aux symbioses de leurs racines avec des bactéries fixatrices de l’azote de l’air. Cependant, bien que certains constituants réputés antinutritionnels aient été réduits dans les graines des variétés de légumineuses, la fraction protéique reste à améliorer en fonction des usages, et à stabiliser en quantité et en qualité.

En exploitant la diversité génétique disponible chez la légumineuse modèle Medicago truncatula, et en combinant des approches GWAS et protéomiques, nous avons progressé dans l’identification des gènes contrôlant la composition protéique des graines [Le Signor et al. 2017] et sa plasticité vis-à-vis de l’environnement [Cartelier et al. 2021].

Ce travail a mis en évidence l’importance des voies de recyclage du soufre dans le contrôle de cette plasticité. Comme le métabolisme du soufre contribue d’une part à l’accumulation des acides aminés soufrés dans les graines, et d’autre part aux systèmes de défense vis-à-vis des stress environnementaux, nous avons cherché à mieux situer le rôle de la nutrition soufrée dans le rendement et la qualité des graines de pois, notamment en situation de stress hydrique [Henriet et al. 2019].

En collaboration avec la plateforme de protéomique PAPPSO (INRAE/UPSaclay, Gif-sur-Yvette et Jouy-en-Josas), nous avons étudié la dynamique du protéome des graines de pois en développement et l’impact d’une carence en soufre combinée ou non à un stress hydrique sur ce protéome.

L’analyse des réseaux de co-expression entre protéines et entre protéines et transcrits a permis de mettre en évidence le rôle central de certaines protéines impliquées dans l’homéostasie redox dans la réponse des graines de pois à la déficience en soufre en combinaison ou non avec la sécheresse [Henriet et al. 2021]. Ces protéines sont de nouvelles cibles d’études visant à améliorer la tolérance des graines vis-à-vis d’un manque de soufre et d’eau.

Le Signor C, Aimé D, Bordat A, Belghazi M, Labas V, Gouzy J, Young ND, Prosperi JM, Leprince O, Thompson RD, Buitink J, Burstin J, Gallardo K. (2017) Genome‐wide association studies with proteomics data reveal genes important for synthesis, transport and packaging of globulins in legume seeds. New Phytol, 4 (214) 1597-1613
Cartelier K, Aimé D, Ly Vu J, Combes‐Soia L, Labas V, Prosperi JM, Buitink J, Gallardo K, Le Signor C. (2021) Genetic determinants of seed protein plasticity in response to the environment in Medicago truncatula. Plant J, tpj.15236
Henriet C, Aimé D, Térézol M, Kilandamoko A, Rossin N, Combes-Soia L, Labas V, Serre RF, Prudent M, Kreplak J, Vernoud V, Gallardo K, Kopriva S. (2019) Water stress combined with sulfur deficiency in pea affects yield components but mitigates the effect of deficiency on seed globulin composition. Journal of Experimental Botany, 16 (70) 4287-4304
Henriet C, Balliau T, Aimé D, Le Signor C, Kreplak J, Zivy M, Gallardo K, Vernoud V. (2021) Proteomics of developing pea seeds reveals a complex antioxidant network underlying the response to sulfur deficiency and water stress. Journal of Experimental Botany, eraa571

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