Deciphering the impacts of heat stress on the acquisition of seed quality traits in Medicago truncatula - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Deciphering the impacts of heat stress on the acquisition of seed quality traits in Medicago truncatula

Impacts du stress thermique sur l'acquisition des caractères de qualité des semences chez Medicago truncatula

Résumé

Legume seeds represent a crucial source of human food and animal feed to ensure global food security. However, global warming and climate change endanger agricultural productions by impacting seed yield and seed quality. In Medicago truncatula, a model plant for legumes, the timing of seed maturation is greatly affected by adverse environmental growing conditions, leading to alterations of final seed traits. In this study, we intend to explore and describe seed molecular processes underlying the alteration of seed traits in response to heat stress to identify candidate genes regulating stress response and phenotypic plasticity of seed quality traits.Two complementary approaches were implemented to identify candidate genes: (i) deciphering the (epi)genetic regulations occurring in developing seedtissues in response to heat stress in the reference genotype A17, and(ii) exploiting the natural diversity of the Medicago truncatula HapMap population using genome-wide association study approaches. As a result, we observed an intense molecular reprogramming of seed maturation processes via the alteration of the main regulators of seed development. A set of candidate genes potentially regulating heat stress response and plasticity in seeds was identified. Among them, two genes were selected for functional characterizations and based on preliminary results, MtHAP3 showed a potential role in the reprogramming of early seed maturation determining seed size and seed longevity in response to heat stress; and MtMIEL1 acted as a regulator of seed germination plasticity in response to heat stress.
Les graines de légumineuses sont une source de nourriture importante pour garantir la sécurité alimentaire mondiale. Cependant, le réchauffement climatique met en danger les productions agricoles en affectant le rendement et la qualité des semences. Chez M. truncatula, une plante modèle des légumineuses, la maturation des graines est fortement affectée par les conditions environnementales, conduisant à l’altération de la qualité des graines. Dans cette étude, nous proposons d'explorer les processus moléculaires des semences aboutissant à la modification de la qualité des graines suite au stress chaleur pour identifier des gènes candidats régulant la réponse au stress et la plasticité phénotypique des caractères de qualité de semences.Deux approches ont été développées pour identifier les gènes candidats : (i) décrire les régulations(épi)génétiques intervenant lors du développement des tissus des graines en réponse au stress thermique dans le génotype de référence M. truncatula A17, et (ii) exploiter la diversité naturelle présente dans la population HapMap de M. truncatula en utilisant des approches d’association pangénomique. Un ensemble de gènes candidats potentiellement régulant la réponse au stress thermique et la plasticité des graines a été identifié. Parmi eux, deux gènes ont été sélectionnés pour être caractérisés fonctionnellement et sur la base de résultats préliminaires, MtHAP3 pourrait avoir un rôle dans la reprogrammation de la maturation des graines en réponse au stress thermique ; et MtMIEL1 pourrait agir en régulateur de la plasticité de germination des graines en réponse à un stress thermique.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03609331 , version 1 (15-03-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03609331 , version 1

Citer

Zhijuan Chen. Deciphering the impacts of heat stress on the acquisition of seed quality traits in Medicago truncatula. Agricultural sciences. Agrocampus Ouest, 2021. English. ⟨NNT : 2021NSARC155⟩. ⟨tel-03609331⟩
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