Semences, Environnement et Développement

SEED - Semences, Environnement et Développement

L’objectif de l'équipe est d’élucider les mécanismes de régulation impliqués dans l’acquisition de différentes composantes de la qualité physiologique de la graine pendant son développement et de mieux comprendre leur plasticité adaptative lorsque la plante-mère est soumises à des contraintes (a)biotiques.

Pendant leur développement, les graines acquièrent progressivement un ensemble de caractères qui vont déterminer leur performance germinative, un facteur crucial pour l’établissement du peuplement végétal et donc du rendement des cultures. Figurant parmi ces caractères, sont la germination, la dormance primaire et secondaire, la tolérance à la dessiccation et la longévité des graines, la capacité de garder la vigueur pendant leur stockage à l’état sec. L’objectif de l'équipe est d’élucider les mécanismes de régulation impliqués dans l’acquisition de différentes composantes de la qualité physiologique de la graine pendant son développement et de mieux comprendre leur plasticité adaptative lorsque la plante-mère est soumises à des contraintes (a)biotiques.

Nos travaux portent essentiellement sur les légumineuses telles que la plante modèle Medicago truncatula, le pois, l'haricot et le soja. Les légumineuses riches en protéines et ayant la capacité de fixer l’azote atmosphérique s’imposent comme une culture de choix pour répondre au double enjeu de la sécurité alimentaire et de l’agriculture durable. Pourtant, L’Europe reste très dépendante des importations en protéines végétales, car l’adoption des légumineuses par les agriculteurs français et européens demeure fortement entravée par l'instabilité des rendements grainiers. Un levier supplémentaire permettant de stabiliser, voire augmenter les rendements est la production de semences vigoureuses à haute qualité germinative. D'autres modèles, notamment la tomate, sont étudiés par ailleurs dans des projets collaboratifs avec les industries semencières.

Nos travaux sont structurés autour de 2 axes de recherche :

1. Identification des événements moléculaires contrôlant les réponses environnementales des graines pendant le développement et l'imbibition

Depuis quelques années, la compréhension des mécanismes contrôlant la maturation de la graine a progressé d’une vision d’un programme très stylisé et gouverné par un fort contrôle génétique à une vision plus plastique où les processus du développement sont sous une forte influence de l’environnement. En particulier, les stress abiotiques perçus par la plante mère et le zygote ont un effet important sur les propriétés germinatives des graines nécessaires à l’établissement de la génération future. Dans un contexte de réchauffement climatique, l’objectif est de décrypter les bases moléculaires impliquées dans l’adaptation des graines en développement face à des stress (a)biotiques et de comprendre comment cette adaptation impacte différents aspects de la performance germinative (tolérance à la dessiccation, longévité, vigueur). Les espèces travailles sont les légumineuses (Médicago, soja, pois) (voir projets ci-dessous). Sur la tomate, notre recherche se concentre sur l'identification des régulateurs de plasticité qui sont responsables des phénotypes thermotolérants, thermoinhibés et thermodormants en lien avec l'environnement maternelle. Ce travail est réalisé dans le cadre du programme PAUSE avec le soutien financier de l'INRAE.

Lien vers ANR DESWITCH: Deciphering the molecular switch of seed desiccation tolerance to improve plant stress tolerance
Lien vers PlantAlliance SOYADAPT: Développement de variétés de soja adaptées au semis précoce via la création des nouvelles ressources génétiques

SEED, en collaboration avec l'équipe ImHorPhen, participe au projet ANR-PPR SPECIFICS, pour travailler sur la compétitivité des légumineuses vis-à-vis des adventices en criblant pour l'émergence de la plantule et du couvert végétal en conditions de semis optimales et au froid chez le pois. Les données de phénotypage serviront à chercher des associations marqueurs – phénotype pour améliorer l’implantation des cultures et le rendement chez les légumineuses par des approches GWAS. 

 

Lien vers ANR-PPR SPECIFICS: Conception de systèmes de culture sans pesticides et riches en légumineuses à graines

2. Comprendre et améliorer la performance des semences dans leur environnement biotique

Nos travaux précédents conduits en collaboration avec l’équipe Emersys de l’IRHS 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 et occasionnant des maladies préjudiciables pour les cultures. La graine perçoit la bactérie et répond à sa présence en exprimant un ensemble de gènes impliqués dans la mise en place des défenses (Terrasson et al., 2015). En parallèle, nous avons montré qu’à la fin de la maturation et dans les graines dormantes, les défenses basales sont activés pour protéger la graine (Bolingue et al., 2020, Righetti et al., 2015).

Dans le cadre du projet SUCSEED, l’équipe SEED est responsable du WP2 : Amélioration des défenses de la graine, une des trois leviers d’action que le projet SUCSEED propose pour identifier des solutions alternatives aux pesticides. Nous étudierons les voies moléculaires de la stimulation de défense dans les graines de tomates et de haricots communs via le priming des plantes mères pour identifier les molécules de signalisation intermédiaires. D’autre part, nous caractérisons les mécanismes de défense et la régulation de son activation mis en place dans les graines dormantes. Les espèces principales travaillées sont le haricot et la tomate.

Lien vers ANR-PPR SUCSEED: Mettre fin à l'utilisation des pesticides sur les semences et proposer des solutions alternatives

Efp browser Medicago

Click here to link to the Efp browser for transcript data on Medicago truncatula seed development obtained under different environmental conditions (Righetti et al., 2015)

Click here to link to the Efp browser for tissue specific transcript data on Solanum lycopersicon cv Money Maker seed development (Bizouerne et al., 2020)

MatNet

Click here to download the gene regulatory network 'MatNet' as a .cys file for cytoscape: MatNet.cys

Click here for data mining MatNet at www.matnet.ml using an ad hoc interface (Righetti et al., 2015)

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Date de modification : 11 septembre 2023 | Date de création : 04 mai 2011 | Rédaction : JB