Un dilemme pour les graines : se développer ou se défendre ?

Les qualités physiologiques (performance germinative) et sanitaires des graines (transmission d’agents pathogènes) conditionnent la mise en place du peuplement végétal et l’émergence de maladies.  Leur maîtrise constitue donc un enjeu scientifique et technologique majeur.
Jusqu’à présent, les graines ont été considérées comme des vecteurs passifs des bactéries phytopathogènes. Cependant les travaux, conduits en collaboration entre les équipes ConserTo et Emersys de l’UMR IRHS dans le cadre du projet QUALISEM, ont permis de découvrir un dialogue moléculaire entre la graine en développement de Medicago truncatula et les Xanthomonas, des bactéries phytopathogènes transmises par les semences. Ces dernières occasionnant des maladies préjudiciables pour les cultures.

Des analyses massives de l’expression des gènes montrent que la graine perçoit la bactérie et répond à sa présence en exprimant un ensemble de gènes impliqués dans la mise en place des défenses alors que les ARN codant les protéines de réserve diminuent. Cet investissement dans l’expression des défenses est toutefois limité dans le temps, puisqu’en fin de maturation aucune expression n’est observable, alors que des gènes impliqués dans la protection contre la dessiccation et la qualité germinative sont plus fortement exprimés. Ce dialogue moléculaire a été mis en évidence lorsque la graine de Medicago est contaminée par Xanthomonas campestris pv. campestris, c'est-à-dire en situation incompatible (en d’autres mots ne conduisant pas à la maladie). Aucun élément de ce dialogue n’est observable en présence de Xanthomonas alfalfae subsp. alfalfae (conduisant à la maladie).  La réponse transcriptionnelle de la graine contaminée, la réduction du poids de la graine et une teneur accrue en chlorophylle en fin de maturation suggèrent un compromis entre l’activation des défenses basales et le développement.
Ce travail constitue un nouveau modèle original permettant d’explorer les interactions fonctionnelles entre développement et tolérance aux stress biotiques et abiotiques.

Publication associée : Terrasson E, Darrasse A, Righetti K, Buitink J, Lalanne D, Ly Vu B, Pelletier S, Bolingue W, Jacques M-A, Leprince O (2015) Identification of a molecular dialogue between developing seeds of Medicago truncatula and seedborne xanthomonads. Journal of Experimental Botany 66 (13): 3737-3752  doi: 10.1093/jxb/erv167