Caractérisation de l'homéostasie du Zinc chez Brachypodium distachyon

Abstract

Le zinc (Zn) est un microélément essentiel au développement des organismes vivants en raison de ses fonctions catalytiques et structurales. La biodisponibilité faible de Zn est répandue dans les terres arables et surtout dans les sols alcalins, ce qui retarde la croissance des plantes, impactant les rendements des cultures et la qualité des aliments, ainsi que la santé humaine. Ce mémoire se penche sur l’étude de l’homéostasie du Zn chez la graminée modèle Brachypodium distachyon (Brachypodium), qui appartient aux Pooideae, dont font également parties des cultures importantes telles que le blé ou l’orge. L’objectif est d’exploiter la diversité naturelle de la réponse à la carence en Zn chez Brachypodium au travers de quinze accessions génétiquement diverses et parents de populations de lignées pures recombinantes (RIL), afin de sélectionner un sous-ensemble de ces accessions, pour des études futures. Les méthodes utilisées sont : i) une culture en hydroponie pour évaluer l’effet spécifique d’une carence en Zn et, ii) une expérience en sol alcalin, simulant les conditions naturelles de croissance. Hydroponie. L’efficacité de la carence en Zn a été validée par la quantification du Zn, qui a montré une concentration beaucoup plus faible dans les tissus des parties aériennes et racinaires en cas de carence en Zn. Dans la plupart des accessions, cette réduction s’est accompagnée d’un phénotype de carence (e.g. biomasse réduite des racines) ainsi que d’une altération d’autres concentrations d’éléments nutritifs dans les racines et les pousses (e.g. Mn). Les analyses moléculaires par RT-qPCR ont corroboré ces résultats, car la transcription des transporteurs de Zn a été régulée à la hausse en cas de carence en Zn. Sol alcalin. Dans cette configuration, les parties aériennes de plantes cultivées à pH plus élevé contenaient moins de Zn et ont montré l’induction de gènes codant pour les transporteurs de Zn. Les phénotypes de carence étaient plus forts que dans la culture hydroponique, ce qui est largement dû aux carences en autres micronutriments, comme le confirme le profil ionomique. En conclusion, les deux approches utilisées pour induire une carence en Zn dans Brachypodium ont révélé l’existence d’une variation naturelle dans la réponse aux traitements parmi les accessions. Ils ont également fourni des informations phénotypiques et moléculaires qui aideront à sélectionner un sous-ensemble d’accessions contrastées pour les futures analyses des populations de RIL et QTL.