Doctoral thesis (Dissertations and theses)
Mécanismes génétiques de l’embryogenèse chez Phaseolus et application en hybridation interspécifique
Silué, Souleymane
2009
 

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Keywords :
Ethyle Méthyle Sulfonate; Ethyl Methyl Sulfonate (EMS); Développement embryonnaire; Embryonic development; Avortement des embryons; Embryos abortion; Gènes de l’embryogenèse; Embryogenesis genes; Hybridation Soustractive Suppressive; Suppressive Subtractive Hybridization (SSH); Phaseolus
Abstract :
[fr] Notre travail qui s’inscrit dans le cadre général de l’étude du développement embryonnaire de Phaseolus a pour objectif principal d’isoler et de caractériser des gènes différemment exprimés chez les embryons en voie d’avortement, et donc nécessaires au développment normal des embryons. Des embryons en cours de dégénérescence issus des hybridations interspécifiques et de la mutagenèse induite ont été analysés. Des ADNc différemment exprimés chez ces embryons ont été identifiés par les techniques de l’Hybridation Soustractive Suppressive (HSS) et de la dot blot. Les hybridations interspécifiques ont été réalisées entre l’espèce P. vulgaris L. utilisée comme parent mâle et les espèces P. coccineus L. et P. polyanthus Greenm. utilisées comme parents femelles (formes sauvages et cultivées). La mutagenèse induite à l’Ethyl Méthyl Sulfonate (EMS) a été appliquée sur le génotype BAT93 de P. vulgaris, une variété améliorée du CIAT.Dans les croisements P. coccineus x P. vulgaris, 938 hybridations ont été effectuées et le taux de gousses avortées au-delà de 8 JAP est d’environ 12%. Quatre gousses supposées hybrides ont été obtenues. Pour les croisements P. polyanthus x P. vulgaris, 733 hybridations ont été réalisées. Le taux de gousses avortées au-delà de 8 JAP est d’environ 18% et une seule gousse supposée hybride a été produite. Les caractères hybrides d’une plante de chacune des deux combinaisons interspécifiques ont été mis en évidence au moyen de caractères morphologiques des fleurs et des graines, mais aussi grâce à l’utilisation d’un marqueur moléculaire, le microsatellite BM160.La mise en évidence et la caractérisation des embryons en voie d’avortement ont été effectuées à partir de matériels issus des hybridations interspécifiques et de la mutagenèse à l’Ethyl Méthyl Sulfonate (EMS). Les observations, faites sur des embryons extraits et sur des coupes histologiques d’ovules, révèlent des malformations au niveau du suspenseur et des cotylédons et des retards de croissance. Les plantes issues de la mutagenèse et produisant des graines avortant avant la maturité ont été croisées avec des plantes normales. L’analyse de la F2 effectuée sur 96 plantes révèle une proportion mendélienne 3:1 de plantes avec des graines normales et de plantes avec graines qui avortent. Ce résultat suggère un contrôle du caractère « avortement des graines » par une paire d’allèles récessifs.La technique de l’HSS a permis d’isoler des fragments d’ADNs complémentaires différemment exprimés dans les graines en voie d’avortement. L’analyse des séquences de ces ADNs complémentaires montre qu’ils codent pour plusieurs protéines intervenant dans les développements cellulaire et embryonnaire. Les principales protéines sont le cytochrome P450, la myo-inositol 1-phosphate synthase, la peroxydase cationique, le voltage-dependent anion channel et la sucrose synthase. A l’exception du cytochrome P450, les niveaux d’expression des autres gènes sont plus faibles dans les graines en voie d’avortement issues de la mutagenèse par rapport aux graines normales.The main objective of this study was to isolate and to characterize cDNAs differentially expressed in Phaseolus degenerating embryos. Aborting embryos from interspecific hybridizations and induced mutation were analysed. cDNAs differentially expressed in these embryos were isolated using the Suppressive Subtractive Hybridization (SSH) and the dot blot techniques. The interspecific hybridizations were performed between P. vulgaris L. used as male parent and P. coccineus L. and P. polyanthus Greenm. used as female parents (wild and cultivated forms). The induced mutation was performed whith Ethyl Methyl Sulfonate (EMS) applied on the genotype BAT93 of P. vulgaris, a breeding line from CIAT.A total number of 938 crosses P. coccineus x P. vulgaris and 733 crosses P. polyanthus x P. vulgaris were carried out. In the crosses P. coccineus x P. vulgaris, the rate of pod abortion after 8 days after pollination (DAP) is 12%. Four putative hybrid pods were obtained. The rate of pod abortion after 8 DAP in the crosses P. polyanthus x P. vulgaris is 18% and one putative hybrid pod was produced. The hybrid nature of one plant from each interspecific combination was confirmed using morphological characters of flowers and seeds and molecular marker (microsatellite BM160).The isolation and the characterization of degenerating embryos were realised with materials from interspecific hybridizations and from chemical mutagenesis with EMS. The observations of these two materials revealed abnormalities mainly in suspensor and cotyledons; and the embryos failed to grow normally. Plants from mutagenesis which produce degenerating seeds were crossed with normal plants. Genetic analysis on 96 F2 plants revealed a 3:1 Mendel ratio of plants with normal seeds and plants with degenerating seeds. This result suggests the control of the seed abortion trait by a single recessive gene.The SSH technique was used to isolate cDNAs fragments differentially expressed in aborting seeds. Analysis of the cDNAs sequences revealed that these cDNAs encode for proteins involved in cellular and embryonic development. The main proteins are cytochrome P450, myo-inositol 1-phosphate synthase, cationic peroxidase, voltage-dependent anion channel and sucrose synthase. All the genes showed a reduction of their expression in developing seeds of the mutagenized plants, compared to those observed in wild-type plants.
Disciplines :
Agriculture & agronomy
Author, co-author :
Silué, Souleymane ;  Université de Liège - ULiège > GX - Faculté universitaire des Sciences agronomiques de Gembloux
Language :
French
Title :
Mécanismes génétiques de l’embryogenèse chez Phaseolus et application en hybridation interspécifique
Alternative titles :
[fr] Genetical mechanisms of Phaseolus embryogenesis and application in interspecific hybridization
Defense date :
08 April 2009
Institution :
Université de Liège
Degree :
Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique
Promotor :
Baudoin, Jean-Pierre 
Jacquemin, J.M.;  CRAGx
President :
Théwis, André
Jury member :
Mingeot, D.;  CRAGx
Mergeai, Guy
Kettemann, Richard
du Jardin, Patrick
Magein, Hug
Available on ORBi :
since 27 March 2024

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