Keywords :
potato ; plant proteomics ; storage ; ageing ; Solanum tuberosum ; two-dimensional gel electrophoresis ; physiological age index ; antioxidant system; pomme de terre ; protéomique végétale ; stockage ; vieillissement ; électrophorèse bidimensionnelle ; index d'âge physiologique ; système antioxydant
Abstract :
[en] Potato seed tuber is considered as a model organ to study plant ageing. Besides, its physiological age greatly influences germination pattern and thus agronomical performance. In order to unravel the biochemical processes underlying ageing, potato seed tubers (cv. Bintje and Désirée) were stored at 4°C for 7 months and regularly sampled to assess both physiological and biochemical parameters. Physiological age markers (PAI, incubation period) evolution was measured and allowed us to define a reference frame more accurate than the chronological age. A correlation has also been established with the growth parameters (number of stems, duration before emergence). In parallel, two biochemical approaches allowed us to assay proteome and antioxidant system modifications occurring during ageing. Protein pattern evolution was assessed by DIGE after hot SDS extraction. During ageing, 93 spots were strictly up- or down- regulated while 4 others exhibited an abundance curve with a transient maximum. After manual picking of 43 selected spots based on their expression profile, 32 proteins were identified by MS/MS. Differentially expressed proteins are mainly involved in patatin catabolism, stress response, glycolysis, protein turn-over and lipid oxidation. A complementary targeted approach has then been set up based on the free radical ageing theory. SOD, CAT, APX and POX activities as well as ascorbate, glutathione, carotenoid and phenolic compound contents were measured during ageing. These data seem to indicate that the antioxidant system undergoes marked changes in response to an increased production of reactive oxygen species. However, no accumulation of oxidative damages has been observed on lipids and proteins. All these kinetic data allowed us to build an integrated ageing model. These results are discussed in the above-mentioned theoretical context.
[fr] Le tubercule semence de pomme de terre est considéré comme un organe modèle pour étudier le vieillissement végétal. De plus, son âge physiologique influence son profil de germination et ses performances agronomiques. Afin d’évaluer les processus biochimiques sous-tendant le vieillissement, des tubercules des cv. Bintje et Désirée ont été stockés à 4°C pendant 7 mois et régulièrement échantillonnés afin d’évaluer leurs paramètres physiologiques et biochimiques. L’évolution des marqueurs d'âge physiologique (PAI, période d'incubation) a été mesurée, permettant la définition d’un cadre de référence plus représentatif de l’état physiologique des tubercules que l'âge chronologique. Une corrélation a aussi été établie avec les paramètres de levée (nombre de tiges, délai avant levée). Parallèlement, deux approches biochimiques ont permis de mesurer les modifications du protéome et du système antioxydant durant le vieillissement. L’évolution du profil protéique a été évaluée en DIGE après une extraction au SDS chaud. Au cours du vieillissement, 93 spots sont strictement sur- ou sous- régulés alors que 4 autres spots présentent un maximum d’abondance transitoire. Après découpe manuelle de 43 spots sélectionnés sur base de leur profil d’expression, 32 protéines ont été identifiées par MS/MS. Les protéines différentiellement exprimées sont principalement impliquées dans le catabolisme de la patatine, la réponse au stress, la glycolyse, le recyclage protéique et l’oxydation lipidique. Une approche ciblée a ensuite été développée en se basant sur la théorie oxydative du vieillissement. L’évolution des activités SOD, CAT, APX et POX ainsi que les contenus en ascorbate, glutathion, caroténoïdes et composés phénoliques ont été mesurés au cours du vieillissement. Ces données laissent entrevoir de profondes modifications du système antioxydant en réponse à une génération accrue de formes actives d’oxygène. Aucune accumulation de dégâts oxydatifs sur lipides et protéines n’a cependant pu être mise en évidence. L’ensemble de ces cinétiques d’expression a permis d’établir un modèle intégré du vieillissement. Ces résultats sont discutés dans le contexte théorique précité.
