BASE - Biologie de l'Adaptation et Systèmes en Évolution

Diala Abu Awad
Willy Vincent Bienvenut
Mélisande Blein-Nicolas
Monique Bolotin
Antoine Caillebotte
Maxime Criado
Bartschi Cédric
Dominique de Vienne
Christine Dillmann
Cécile Fairhead
Matthieu Falque
Marine Le Hingrat
Judith Legrand
Élodie Marchadier
Thomas Maret
Adrienne Ressayre

Nos recherches visent à comprendre la dynamique d’adaptation et l’évolution des traits d’histoire de vie des populations à différentes échelles biologiques. Les projets qui y sont associés sont structurés autour de trois grands thèmes : la relation génotype-phénotype à différents niveaux d’intégration phénotypique, la dynamique de l’adaptation à différentes échelles de temps, les interactions entre génotypes et environnements biotiques et abiotiques (GxE). Pour mener ces recherches, nous utilisons des approches expérimentales (au champ, en serre, au laboratoire) mais aussi des approches de modélisation mathématique. Bien que la plupart de nos projets portent sur le maïs et la levure, nous travaillons sur d’autres modèles biologiques lorsqu’ils sont plus appropriés pour répondre aux questions scientifiques compte tenu des contraintes techniques et de l’état des connaissances.

Illustration des thématiques de l'équipe

Thème 1. La relation génotype-phénotype à différents niveaux d’intégration phénotypique

La compréhension de la relation génotype-phénotype (GP) est une question centrale en biologie évolutive et en sélection végétale/animale. La complexité de cette relation est due aux processus non linéaires en cause, que nous étudions dans le cadre de trois projets :

  • les bases de l’hétérosis, une propriété émergente de la complexité de la relation GP
  • les bases métaboliques de la variation phénotypique chez la levure ou les plantes cultivées comme le maïs
  • la dynamique évolutive des niveaux d’enzymes dans les voies métaboliques Les approches utilisées combinent l’intégration de données omiques, la modélisation mathématique et des simulations informatiques.

Projets associés :

  • HeteroYeast (ANR), Metaflux (Plant2Pro)
  • Thèses en cours et soutenues récemment : Maëla Sémery, Yacine Djabali (2023), Charlotte Coton (2021), Marianyela Petrizzelli (2019)

Thème 2. Dynamique de l’adaptation

Pour comprendre la dynamique de l’adaptation, nous étudions des processus évolutifs à court ou à long terme. Pour aborder ces questions, nous utilisons notamment des approches d’évolution expérimentale et des approches théoriques. Cette combinaison d’approches permet d’étudier comment les différentes échelles du vivant - des mécanismes moléculaires aux populations- interagissent pour former la dynamique d’adaptation.

Nos principaux modèles d’études :

  • l’évolution du taux de recombinaison et son rôle dans la dynamique de l’adaptation
  • les conséquences évolutives des systèmes de reproduction sexués versus non sexués
  • la réponse à la sélection sur le temps de floraison chez le maïs
  • la survie à une longue phase stationnaire chez Escherichia coli dans le cadre d’une unité d’enseignement de première année de licence

Projets associés :

  • Evolrec (ANR), CO-PATT (ANR), Itemaize (BASC), EpiFlore (BAP INRAE), Expérience de Sélection Divergente du Plateau de Saclay.
  • Thèses en cours et soutenues récemment : Arnaud Desbiez-Piat (2021), Elise Tourrette (2020)

Thème 3. Interactions génotype-environnement

Dans le contexte des changements globaux, une meilleure compréhension des bases génétiques de l’adaptation et des interactions GxE est cruciale. Nous étudions la diversité génétique et phénotypique intraspécifique de nos modèles biologiques (plantes, micro-organismes) en relation avec les variations de l’environnement. La réponse des phénotypes aux variations environnementales est observée à différentes échelles, des caractères moléculaires aux caractères intégrés. Nous nous intéressons aux variations de l’environnement abiotique, notamment la sécheresse, et aux variations de l’environnement biotique, notamment la pression de ravageurs ou de l’environnement rhizosphérique.

Nos principaux modèles d’études :

  • la diversité de la réponse des plantes (maïs, fruitiers) aux variables climatiques à différentes échelles du vivant
  • l’adaptation des espèces à leurs environnements via l’identification d’associations genotype-environnement
  • les interactions des plantes avec leur environnement biotique (insectes ravageurs, adventices, champignons pathogènes, communautés microbiennes de la rhizosphère, oiseaux déprédateurs des cultures…)

Projets associés :

Membres

Anciens membres

Yasmine Echarafi Technicienne de Recherche (2023-2024), Xavier Raffoux Ingénieur d'Etudes (2003-2024), Sacha Revillon Doctorant (2021-2024), Yacine Djabali Doctorant (2020-2023), Romain Benoist Postdoctoral fellow (2020-2023), Romane Lafontaine Technician (2021-2022), Michel Zivy Directeur de Recherche (1985-2022), Charlotte Coton Doctorante (2019-2021), Arnaud Desbiez-Piat Doctorant (2018-2021), Adrien Vidal Ingénieur d'études, CDD (2020), Inoussa Sanané Doctorant (2017-2020), Elise Tourrette M2, doctorante et postdoctorante (2016-2020), Edith Garot Postdoc (2020), Olivier Martin Senior Investigator (2010-2019), Kamel Jebreen postdoctorant (2018-2019), Marianyela Petrizzelli Doctorante (2015-2019), Dorian Collot Doctorant (2015-2018), Johan Ramsayer (2016), Dephine Sicard (2007-2015), Thelma da Silva Doctorante (2011-2014), Timeri Atuhahiva Doctorante (2015-2014), Eleonore Durand Doctorante (2008-2011), Thibault Nidelet Post-doctorant (2011-2010)

Publications

  • Andrieu, Marie-Hélène ., Atienza, Isabelle ., Marmagne, Anne ., Just, Daniel ., Bienvenut, Willy Vincent ., Gibon, Yves ., Colombié, Sophie .. (2024) Protocole de marquage à l’azote 15N de fruits de tomate issus de plantes cultivées en condition standard. NOV'AE, 5 (2022) 1-11
  • Blein-Nicolas M. , Devijver E., Gallopin M., Perthame E.. (2024) Nonlinear network-based quantitative trait prediction from biological data. Journal of the Royal Statistical Society Series C: Applied Statistics, qlae012
  • Boideau F., Huteau V., Maillet L., Brunet A., Coriton O., Deniot G., Trotoux G., Taburel-Lodé M., Eber F., Gilet M., Baron C., Boutte J., Richard G., Aury JM., Belser C., Labadie K., Morice J., Falentin C., Martin O., Falque M. , Chèvre AM., Rousseau-Gueutin M.. (2024) Alternating between even and odd ploidy levels switches on and off the recombination control, even near the centromeres. The Plant Cell, 10 (36) 4472-4490
  • Falque M. , Bourgais A., Dumas F., De Carvalho M., Diblasi C.. (2024) MiniRead: A simple and inexpensive do‐it‐yourself device for multiple analyses of micro‐organism growth kinetics. Yeast, yea.3932
  • Petrizzelli M., Coton C., de Vienne D. . (2024) Formalizing the law of diminishing returns in metabolic networks using an electrical analogy. R. Soc. Open Sci., 10 (11) 240165
  • Revillon S., Dillmann C. , Galic N. , Bauland C., Palaffre C., Malvar RA., Butron A., Rebaudo F., Legrand J. , Stout M.. (2024) Effects of maize development and phenology on the field infestation dynamics of the European corn borer (Lepidoptera: Crambidae). Journal of Economic Entomology, toae171
  • Urrutia M., Blein-Nicolas M. , Fernandez O., Bernillon S., Maucourt M., Deborde C., Balliau T., Rabier D., Bénard C., Prigent S., Quilleré I., Jacob D., Gibon Y., Zivy M., Giauffret C., Hirel B., Moing A.. (2024) Identification of metabolic and protein markers representative of the impact of mild nitrogen deficit on agronomic performance of maize hybrids. Metabolomics, 6 (20) 128
  • Coton C., Dillmann C. , de Vienne D. . (2023) Evolution of enzyme levels in metabolic pathways: A theoretical approach. Part 2. Journal of Theoretical Biology, (558) 111354
  • Desbiez-Piat A., Ressayre A. , Marchadier É. , Noly A., Remoue C., Vitte C., Belcram H., Bourgais A., Galic N. , Guilloux ML., Tenaillon MI., Dillmann C. . (2023) Pervasive GxE interactions shape adaptive trajectories and the exploration of the phenotypic space in artificial selection experiments. Genetics, (in press) 2023.01.13.523786
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  • Djabali Yacine ., 2023-12-13, Exploitation des données multi-omiques pour élucider les bases génétiques et moléculaires de caractères complexes : une étude de génétique des systèmes de la réponse du maïs à la sécheresse, , Université Paris Saclay
  • Duruflé H., Balliau T., Blanchet N., Chaubet A., Duhnen A., Pouilly N., Blein-Nicolas M. , Mangin B., Maury P., Langlade NB., Zivy M.. (2023) Sunflower Hybrids and Inbred Lines Adopt Different Physiological Strategies and Proteome Responses to Cope with Water Deficit. Biomolecules, 7 (13) 1110
  • Michel E., Masson E., Bubbendorf S., Lapicque L., Nidelet T., Segond D., Guézenec S., Marlin T., Devillers H., Rué O., Onno B., Legrand J. , Sicard D.. (2023) Artisanal and farmer bread making practices differently shape fungal species community composition in French sourdoughs. Peer Community Journal, (3) e11
  • Plancade S., Marchadier É. , Huet S., Ressayre A. , Noûs C., Dillmann C. . (2023) A successive time-to-event model of phyllochron dynamics for hypothesis testing: application to the analysis of genetic and environmental effects in maize. Plant Methods, 1 (19) 54
  • Régnier B., Legrand J. , Calatayud PA., Rebaudo F.. (2023) Developmental Differentiations of Major Maize Stemborers Due to Global Warming in Temperate and Tropical Climates. Insects, 1 (14) 51
  • Sanane I., Nicolas SD., Bauland C., Marion-Poll F., Noûs C., Legrand J. , Dillmann C. . (2023) Large genetic variability of maize leaf palatability to european corn borer : metabolic insights. bioRxiv,
  • Von Gastrow L., Michel E., Legrand J. , Amelot R., Segond D., Guezenec S., Rué O., Chable V., Goldringer I., Dousset X., Serpolay‐Bessoni E., Taupier‐Letage B., Vindras‐Fouillet C., Onno B., Valence F., Sicard D.. (2023) Microbial community dispersal from wheat grains to sourdoughs: A contribution of participatory research. Molecular Ecology, 10 (32) 2413-2427
  • de Vienne D. , Coton C., Dillmann C. . (2023) The genotype–phenotype relationship and evolutionary genetics in the light of the Metabolic Control Analysis. Biosystems, (232) 105000
  • Albert B., Matamoro-Vidal A., Prieu C., Nadot S., Till-Bottraud I., Ressayre A. , Gouyon PH.. (2022) A Review of the Developmental Processes and Selective Pressures Shaping Aperture Pattern in Angiosperms. Plants, 3 (11) 357
  • Coton C., Talbot G., Le Louarn M., Dillmann C. , de Vienne D. . (2022) Evolution of enzyme levels in metabolic pathways: A theoretical approach. Part 1. Journal of Theoretical Biology, (538) 111015
  • David O., Le Rouzic A., Dillmann C. . (2022) Optimization of sampling designs for pedigrees and association studies. Biometrics, 3 (78) 1056-1066
  • Hsu YM., 2022-09, Mining genetic diversity for tomorrow's agriculture, Theses, Université Paris-Saclay
  • Hsu YM., Falque M. , Martin OC.. (2022) Quantitative modelling of fine-scale variations in the Arabidopsis thaliana crossover landscape. Quant Plant Bio., (3) e3
  • Régnier B., Legrand J. , Rebaudo F., Brent C.. (2022) Modeling Temperature-Dependent Development Rate in Insects and Implications of Experimental Design. Environmental Entomology, 1 (51) 132-144
  • de Vienne D. , Capy P.. (2022) Special issue on “The relationship between genotype and phenotype: new insight into an old question”. Genetica, 3-4 (150) 151-151
  • de Vienne D. . (2022) What is a phenotype? History and new developments of the concept. Genetica, 3-4 (150) 153-158
  • Coton C., 2021-12, Évolution des concentrations d'enzymes dans les réseaux métaboliques, Theses, Université Paris-Saclay
  • Desbiez-Piat A., Le Rouzic A., Tenaillon MI., Dillmann C. . (2021) Interplay between extreme drift and selection intensities favors the fixation of beneficial mutations in selfing maize populations. Genetics, 2 (219)
  • Desbiez-Piat, 2021, The Dynamics of the Response to Selection under High Drift-High Selection: Insights from Saclay’s Divergent Selection Experiments for Flowering Time in Maize, PhD Thesis, Université Paris-Saclay
  • Olvera-Vazquez SG., Alhmedi A., Miñarro M., Shykoff JA., Marchadier É. , Rousselet A., Remoué C., Gardet R., Degrave A., Robert P., Chen X., Porchier J., Giraud T., Vander-Mijnsbrugee K., Raffoux X., Falque M. , Alins G., Didelot F., Beliën T., Dapena E., Lemarquand A., Cornille A.. (2021) Experimental test for local adaptation of the rosy apple aphid (Dysaphis plantaginea) to its host (Malus domestica) and to its climate in Europe. PCI Ecology, (Pre-registration version)
  • Petrizzelli MS., de Vienne D. , Nidelet T., Noûs C., Dillmann C. , Kaleta C.. (2021) Data integration uncovers the metabolic bases of phenotypic variation in yeast. PLoS Comput Biol, 7 (17) e1009157
  • Plancade S., Marchadier É. , Huet S., Ressayre A. , Noûs C., Dillmann C. . (2021) A new hypothesis-testing model for phyllochron based on a stochastic process - application to analysis of genetic and environment effects in maize. DOI.org (Crossref),
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  • Tourrette E., Falque M. , Martin OC.. (2021) Enhancing backcross programs through increased recombination. Genet Sel Evol, 1 (53) 25
  • Blein-Nicolas M. , Negro SS., Balliau T., Welcker C., Cabrera-Bosquet L., Nicolas SD., Charcosset A., Zivy M.. (2020) A systems genetics approach reveals environment-dependent associations between SNPs, protein coexpression, and drought-related traits in maize. Genome Res., 11 (30) 1593-1604
  • Carrillo-Perdomo E., Vidal A., Kreplak J., Duborjal H., Leveugle M., Duarte J., Desmetz C., Deulvot C., Raffiot B., Marget P., Tayeh N., Pichon JP., Falque M. , Martin OC., Burstin J., Aubert G.. (2020) Development of new genetic resources for faba bean (Vicia faba L.) breeding through the discovery of gene-based SNP markers and the construction of a high-density consensus map. Sci Rep, 1 (10) 6790
  • Falque M. , Jebreen K., Paux E., Knaak C., Mezmouk S., Martin OC.. (2020) CNVmap: A Method and Software To Detect and Map Copy Number Variants from Segregation Data. Genetics, 3 (214) 561-576
  • Goldringer I., van Frank G., Bouvier d’Yvoire C., Forst E., Galic N. , Garnault M., Locqueville J., Pin S., Bailly J., Baltassat R., Berthellot JF., Caizergues F., Dalmasso C., de Kochko P., Gascuel JS., Hyacinthe A., Lacanette J., Mercier F., Montaz H., Ronot B., Rivière P.. (2020) Agronomic Evaluation of Bread Wheat Varieties from Participatory Breeding: A Combination of Performance and Robustness. Sustainability, 1 (12) 128
  • Hanemian M., Vasseur F., Marchadier É. , Gilbault E., Bresson J., Gy I., Violle C., Loudet O.. (2020) Natural variation at FLM splicing has pleiotropic effects modulating ecological strategies in Arabidopsis thaliana. Nat Commun, 1 (11) 4140
  • Harlé O., Legrand J. , Tesnière C., Pradal M., Mouret JR., Nidelet T., Ohya Y.. (2020) Investigations of the mechanisms of interactions between four non-conventional species with Saccharomyces cerevisiae in oenological conditions. PLoS ONE, 5 (15) e0233285
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  • Sanane I., 20 octobre 2020, Composantes de la dynamique de l’interaction entre le maïs et les insectes lépidoptères foreurs de tige, PhD thesis, Université Paris-Saclay
  • de Vienne D. , Fiévet JB.. (2020) The Pitfalls of Heterosis Coefficients. Plants, 7 (9) 875
  • Bienvenut W. V. , 2 décembre 2019, Des débuts de la protéomique à l'acétylation N-terminale des protéines chez les plantes, HDR, Université Paris Saclay
  • Jebreen K., Petrizzelli M., Martin OC.. (2019) Probabilities of Multilocus Genotypes in SIB Recombinant Inbred Lines. Front. Genet., (10) 833
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  • Srisuwan S., Sihachakr D., Martin J., Valles J., Ressayre A. , Brown SC., Siljak-Yakovlev S.. (2019) Change in nuclear DNA content and pollen size with polyploidisation in the sweet potato (Ipomoea batatas, Convolvulaceae) complex. Plant Biol (Stuttg), 2 (21) 237-247
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  • Termolino P., Falque M. , Aiese Cigliano R., Cremona G., Paparo R., Ederveen A., Martin OC., Consiglio FM., Conicella C.. (2019) Recombination suppression in heterozygotes for a pericentric inversion induces the interchromosomal effect on crossovers in Arabidopsis. Plant J, 6 (100) 1163-1175
  • Tourrette E., Bernardo R., Falque M. , Martin OC.. (2019) Assessing by Modeling the Consequences of Increased Recombination in Recurrent Selection of Oryza sativa and Brassica rapa. G3, 12 (9) 4169-4181
  • Tourrette E., 25 novembre 2019, Unleashing genetic diversity in breeding by increasing recombination: an in silico study, PhD Thesis, Université de Paris-Diderot
  • Urien C., Legrand J. , Montalent P., Casaregola S., Sicard D.. (2019) Fungal Species Diversity in French Bread Sourdoughs Made of Organic Wheat Flour. Front. Microbiol., (10) 201
  • Vasseur F., Fouqueau L., de Vienne D. , Nidelet T., Violle C., Weigel D.. (2019) Nonlinear phenotypic variation uncovers the emergence of heterosis in Arabidopsis thaliana. PLoS Biol, 4 (17) e3000214
  • Albert B., Ressayre A. , Dillmann C. , Carlson AL., Swanson RJ., Gouyon PH., Dobritsa AA.. (2018) Effect of aperture number on pollen germination, survival and reproductive success in Arabidopsis thaliana. Ann. Bot., 4 (121) 733-740
  • Carbonetto B., Ramsayer J., Nidelet T., Legrand J. , Sicard D.. (2018) Bakery yeasts, a new model for studies in ecology and evolution. Yeast, 11 (35) 591-603
  • Collot D., Nidelet T., Ramsayer J., Martin OC., Meleard S., Dillmann C. , Sicard D., Legrand J. . (2018) Feedback between environment and traits under selection in a seasonal environment: consequences for experimental evolution. Proceedings. Biological sciences, 1876 (285)
  • Collot D., 2018-06-19 19/06/18, Modélisation des dynamiques adaptatives de la levure de boulanger S. cerevisae dans un environnement saisonnier, PhD thesis, Université Paris-Saclay
  • Fiévet JB., Nidelet T., Dillmann C. , de Vienne D. . (2018) Heterosis Is a Systemic Property Emerging From Non-linear Genotype-Phenotype Relationships: Evidence From in Vitro Genetics and Computer Simulations. Front. Genet., (9)
  • Grigolon S., Bravi B., Martin OC.. (2018) Responses to auxin signals: an operating principle for dynamical sensitivity yet high resilience. Royal Society Open Science, 1 (5) 172098
  • Raffoux X., 2018-11, Diversité et déterminisme génétique de la recombinaison méiotique chez Saccharomyces cerevisiae, Theses, Université Paris Saclay (COmUE)
  • Raffoux X., Bourge M., Dumas F., Martin OC., Falque M. . (2018) High-throughput measurement of recombination rates and genetic interference in Saccharomyces cerevisiae. Yeast, 6 (35) 431-442
  • Raffoux X., Bourge M., Dumas F., Martin OC., Falque M. . (2018) Role of Cis, Trans, and Inbreeding Effects on Meiotic Recombination in Saccharomyces cerevisiae. Genetics, 4 (210) 1213-1226
  • Pelé A., Falque M. , Trotoux G., Eber F., Nègre S., Gilet M., Huteau V., Lodé M., Jousseaume T., Dechaumet S., Morice J., Poncet C., Coriton O., Martin OC., Rousseau-Gueutin M., Chèvre AM.. (2017) Amplifying recombination genome-wide and reshaping crossover landscapes in Brassicas. PLoS Genet, 5 (13)
  • Samal A., Martin OC.. (2017) Haldane, Waddington and recombinant inbred lines: extension of their work to any number of genes. J. Genet., 5 (96) 795-800
  • Henry A., Martin OC.. (2016) Short relaxation times but long transient times in both simple and complex reaction networks. Journal of the Royal Society, Interface / the Royal Society, 120 (13)
  • Hosseini SR., Martin OC., Wagner A.. (2016) Phenotypic innovation through recombination in genome-scale metabolic networks. Proceedings. Biological sciences, 1839 (283)
  • Jacques N., Sarilar V., Urien C., Lopes MR., Morais CG., Uetanabaro AP., Tinsley CR., Rosa CA., Sicard D., Casaregola S.. (2016) Three novel ascomycetous yeast species of the Kazachstania clade, Kazachstania saulgeensis sp. nov., Kazachstania serrabonitensis sp. nov. and Kazachstania australis sp. nov. Reassignment of Candida humilis to Kazachstania humilis f.a. comb. nov. and Candida pseudohumilis to Kazachstania pseudohumilis f.a. comb. nov. International journal of systematic and evolutionary microbiology, 12 (66) 5192-5200
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  • Mori M., Hwa T., Martin OC., De Martino A., Marinari E.. (2016) Constrained Allocation Flux Balance Analysis. PLoS computational biology, 6 (12) e1004913
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  • Grigolon S., Sollich P., Martin OC.. (2015) Modelling the emergence of polarity patterns for the intercellular transport of auxin in plants. Journal of the Royal Society, Interface / the Royal Society, 106 (12)
  • Henry A., 2015-12-17 17/12/15, Modélisation cinétique du métabolisme : construction du modèle, analyse et applications biotechnologiques, PhD thesis, Université Paris Diderot - Paris 7
  • Sidhu GK., Fang C., Olson MA., Falque M. , Martin OC., Pawlowski WP.. (2015) Recombination patterns in maize reveal limits to crossover homeostasis. PNAS, 52 (112) 15982-15987
  • Urien C., 2015-01, Diversité des espèces de levures dans des levains naturels français produits à partir de farine issue de l'Agriculture Biologique : une étude pilote pour analyser les pratiques boulangères et les patterns des communautés microbiennes, Theses, Université Paris Sud - Paris XI
  • da Silva T., Albertin W., Dillmann C. , Bely M., la Guerche S., Giraud C., Huet S., Sicard D., Masneuf-Pomarede I., de Vienne D. , Marullo P.. (2015) Hybridization within Saccharomyces Genus Results in Homoeostasis and Phenotypic Novelty in Winemaking Conditions. PloS one, 5 (10) e0123834
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  • Roy S., 2014-03-31 31/03/14, Models of meiotic crossover formation, heterogeneity and inter-pathway cross-talks, PhD thesis, Université Paris Sud
  • Spor A., Kvitek DJ., Nidelet T., Martin J., Legrand J. , Dillmann C. , Bourgais A., de Vienne D. , Sherlock G., Sicard D.. (2014) Phenotypic and genotypic convergences are influenced by historical contingency and environment in yeast. Evolution; international journal of organic evolution, 3 (68) 772-90
  • Suay L., Zhang DS., Eber F., Jouy H., Lode M., Huteau V., Coriton O., Szadkowski E., Leflon M., Martin OC., Falque M. , Jenczewski E., Paillard S., Chevre AM.. (2014) Crossover rate between homologous chromosomes and interference are regulated by the addition of specific unpaired chromosomes in Brassica. The New phytologist, 2 (201) 645-656
  • Albertin W., Marullo P., Bely M., Aigle M., Bourgais A., Langella O., Balliau T., Chevret D., Valot B., da Silva T., Dillmann C. , de Vienne D. , Sicard D.. (2013) Linking post-translational modifications and variation of phenotypic traits. Molecular & cellular proteomics : MCP, 3 (12) 720-35
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