| Doctorant : | Julien AFFHOLDER |
| Directeur de thèse : | Philippe DELAVAULT , Professeur Université |
| Encadrant : | Jean-Bernard POUVREAU , Maître de conférences Université |
| Financement : | ANR |
L’orobanche du tournesol, Orobanche cumana, est la contrainte biotique la plus importante pour la production de graines de tournesol dans tous les pays où celui-ci est cultivé, sauf en Amérique du Nord et du Sud. Plusieurs stratégies de lutte ont été employées contre les orobanches, mais aucune d’entre elles n’a abouti à un succès sans équivoque. Actuellement, le moyen le plus efficace d’empêcher l’expansion des plantes parasites de racines est la résistance génétique, utilisée avec succès essentiellement chez le tournesol.
Le processus d’exploitation trophique par la plante parasite est régi par un dialogue moléculaire bien réglé entre les deux partenaires. Parmi les mécanismes sophistiqués qui permettent au parasite de détecter la présence d’une plante hôte et de coordonner son cycle de vie avec celle-ci, son processus particulier de germination est probablement le plus important. En effet, ce stade précoce du développement est essentiel à sa survie, car une graine germée qui ne parvient pas à se connecter à un hôte épuisera rapidement ses réserves d’énergie et mourra. Les orobanches compensent cela en ayant des exigences strictes pour la germination, impliquant la présence de molécules chimiques spécifiques exsudées par les racines de l’hôte, les stimulants de germination (GS).
On sait depuis des décennies que ces substances allélochimiques appartiennent principalement à la famille des strigolactones (SL), mais ce n’est que récemment que leur récepteur, une α/β-hydrolase (D14/KAI2), a été découvert. Cette interaction ligand/récepteur apparemment simple est en fait complexe. En effet, outre les SL, d’autres classes de métabolites secondaires végétaux ont été identifiées comme GS. Par exemple, le déhydrocostus lactone (DCL), une sesquiterpène lactone guaianolide (SqTL), est exsudé par les racines de tournesol et stimule spécifiquement la germination des graines d’O. cumana. Deuxièmement, la protéine réceptrice appartient à une famille multigénique KAI2 chez les plantes parasites de racines (au moins 8 séquences KAI2 chez O. cumana).
Le programme de recherche vise à identifier les récepteurs KAI2 des stimulants de germination (strigolactones et lactones sesquiterpéniques) chez la plante parasite O. cumana. Grâce à la disponibilité des séquences génomiques de plusieurs populations d’O. cumana, la biodiversité des récepteurs KAI2 sera évaluée et le polymorphisme observé sera ensuite corrélé à la réponse aux stimulants de germination dans les populations d’O. cumana grâce à un test à haut débit permettant d’évaluer la germination des graines de plantes parasites. Une sélection de séquences KAI2 représentatives de la diversité sera ensuite clonée pour la production des protéines correspondantes dans E. coli et la complémentation du mutant kai2-2 d’Arabidopsis. Les protéines recombinantes et les lignées d’Arabidopsis complémentées seront ensuite testées pour leur capacité et leur spécificité à lier et percevoir les stimulants de germination. Le travail doctoral proposé s’inscrit dans le cadre du programme ANR STIGO 2022-2025.
Publications
2023
Dans: Cybium, vol. 47, iss. 3, p. 315-323, 2023, ISBN: 0399-0974.