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Mots-clés :Arabidopsis thaliana - Brachypodium distachyon - lignines - composés phénoliques solubles - mutant - paroi secondaire - polymerisation

Ecole(s) doctorale(s) de rattachement : ED145 "Sciences du Végétal" Université Paris 11-Orsay

Contacts :

Institut Jean-Pierre Bourgin, UMR1318 INRA-AgroParisTech
Bâtiment 2
INRA Centre de Versailles-Grignon
Route de St-Cyr (RD10)
78026 Versailles Cedex France

tél : +33 (0)1 30 83 30 00 - fax : +33 (0)1 30 83 33 19

 

Responsable

Richard Sibout
Chargé de Recherche

Nathalie Demont-Caulet,
Maitre de Conférences Paris VII

Philippe Le Bris
Technician INRA

Yin Wang
Doctorant
du 01/09/11 au31/08/14

Aurélie Scagnelli
Ingénieur d'étude
du 19/09/11 au 18/08/12

Lise Jouanin
Directeur de Recherche CNRS

Sébastien Antelme
Technicien INRA " Brachypodium "


Davy Baratiny
Doctorant départements INRA BV, CEPIA et fondation Tuck
du 01/10/10 au 30/09/13

Marie Séverine Ho Yue Kuang
Doctorante
départements BV et CEPIA
du 01/10 au 30/09/14


 

Anciens membres
de l'équipe

 

 

Résumé :

coloration des ligninesLes parois secondaires lignifiées jouent un rôle majeur dans la croissance et le développement des végétaux. Elles permettent la conduction de la sève brute dans les vaisseaux du xylème, assurent le port dressé des plantes et sont impliquées dans la résistance aux stress biotiques et abiotiques. La compréhension des mécanismes de formation de la paroi secondaire constitue des enjeux scientifiques et économiques majeurs surtout dans l’optique de l’utilisation de la biomasse végétale pour les biocarburants et la chimie verte.
L’utilisation de mutants chez les plantes modèles, Arabidopsis thaliana et Brachypodium distachyon, est un moyen d’identifier de nouveaux gènes afin de mieux comprendre la formation et la structure de la paroi secondaire et plus spécifiquement la lignification.
Des mutants pour chacun des gènes de familles multigéniques auquelles appartiennent les gènes de la lignification sont obtenus par génétique inverse à partir du séquençage systématique des bordures de mutants (FST) chez Arabidopsis.
Une banque de mutants par mutagénèse chimique a été générée pour Brachypodium. Le phénotypage et le tilling sont utilisés pour identifier des mutants présentant des caractéristiques différentes de la paroi secondaire.
Les conséquences des mutations au niveau du contenu et de la structure des lignines ainsi que de la saccharification sont déterminées en association avec l’équipe de Catherine Lapierre.



Résultats marquants :

La caractérisation de mutants ou de plantes antisens dans des gènes de lignificationcoloration GUS des tissus lignifiés déjà connus chez d’autres espèces (COMT, CCR, CAD) a permis de démontrer l’intérêt d’Arabidopsis pour l’étude de cette voie métabolique. En effet, les conséquences de la dérégulation d’un gène sont identiques chez cette plante modèle et d’autres plantes comme le peuplier, plante sur laquelle portait nos précédents travaux. Ces travaux ont permis d’identifier parmi les familles multigéniques les gènes impliqués dans la lignification constitutive. Dans certains cas comme la COMT, un seul gène est impliqué, tandis que dans d’autres cas comme la CAD deux gènes présentant des fonctions redondantes sont impliqués. Il est donc nécessaire d’étudier des doubles mutants pour observer l’impact de la déficience en cette activité enzymatique. La situation est encore plus complexe pour la polymérisation des monolignols ou les peroxydases et les laccases appartiennent à des familles fortement multigéniques. Toutefois, récemment nous avons pu démontrer l’implication de certaines laccases dans cette étape.

Les projets sont réalisés dans le cadre de programmes de recherche soutenus par l’ANR et l’Union Européenne.


Publications représentatives :


Rkljacic et al. (2011). Brachypodium as a model for the grasses: Today and the future. Plant Physiol 157: 3

Sanchez-Rodriguez C, Rubio-Somoza I, Sibout R, Persson S (2010) Phytohormones and the cell wall in Arabidopsis during seedling growth. . Trends Plant Sci. 2010 May;15(5):291-301.

I nternational Brachypodium Initiative. (2010) Genome sequencing and analysis of the model grass Brachypodium distachyon. Nature. 2010 Feb 11;463(7282):763-8.

Quentin M, Allasia V, Pegard A, Allais F, Ducrot P-H, Favery B, Levis C, Martinet S, Masur C, Ponchet M, Roby D, Schlaich N, Jouanin L, Keller H (2009) Imbalanced lignin biosynthesis promotes the sexual reproduction of homothallic oomycete pathogens. PloS Pathogens 5 : 1-9. (PubMed)

Minic Z, Jamet E, San-Clemente H, Peleltier S, Renou J-P, Rihouey C, Okinyo D, Proux C, Lerouge P, Jouanin L (2009) Transcriptomic analysis of Arabidopsis developing stems : a close-up on cell wall genes. BMC Plant Biology, Jan 16;9(1):6.(PubMed)

Ralph J, Kim H, Lu F, Grabber J, Leplé JC, Berrio-Sierra J,(Meyers et al., 2008) Mir Derikvand M, Jouanin L, Boerjan W, Lapierre C (2008) Identification and origin of a thioacidolysis marker compound for ferulic acid incorporation into angiosperm lignins (and a pseudo-marker compound for cinnamoyol-CoA reductase deficiency). Plant J 53 : 368-379. (PubMed)

Mir Derikvand M, Berrio-Sierra J, Ruel K, Pollet B, Do C-T, Thévenin J, Buffard D, Jouanin L, Lapierre C (2008) Redirection of the phenylpropanoid pathway to feroloyl malate in Arabidopsis mutants deficient for cinnamoyl-CoA reductase. Planta 227 : 943-956.(PubMed)

Chavez Montes RA, Ranocha P, Martinez Y, Minic Z, Jouanin L, Marquis M, Saulnier L, Fulton LM, Cobbett CS, Bitton F, Renu JP, Jauneau A, goffner D (2008) Cell wall modifications in Arabidopsis plants with alterned alpha-L- arabinofuranosidae activity. Plant Physiol 147 : 63-77. (PubMed)

Eudes A, Mouille G, Thevenin J, Minic Z, Jouanin L (2008) Purification, cloning and functional characterization of an endogenous beta-glucosidase in Arabidopsis thaliana. Plant Cell Physiol 49 : 1331-1341. (PubMed)

Meyers, B.C., Axtell, M.J., Bartel, B., Bartel, D.P., Baulcombe, D., Bowman, J.L., Cao, X., Carrington, J.C., Chen, X., Green, P.J., Griffiths-Jones, S., Jacobsen, S.E., Mallory, A.C., Martienssen, R.A., Poethig, R.S., Qi, Y., Vaucheret, H., Voinnet, O., Watanabe, Y., Weigel, D., and Zhu, J.K. (2008). Criteria for Annotation of Plant MicroRNAs. Plant Cell.2008 Dec;20(12):3186-90..(PubMed)

Do C-T, Pollet B, Thévenin J, Sibout R, Denoue D, Barrière Y, Lapierre C, Jouanin L.(2007) Both caffeoyl CoA enzyme 3-O-methyltransferase and caffeic acid O-methyltransferase I are involved in redundant functions for lignins, flavonoids and sinapoyl malate biosynthesis in Arabidopsis. Planta, 226, 1117-29 (PubMed)

Minic Z, Jamet E, Négroni L, der Garabedian, Zivy M, Jouanin L (2006) A sub-proteome of Arabidopsis thaliana mature stems trapped on Concanavalin A is enriched in cell wall glycoside hydrolases.. J Exp Bot 58 : 2503-2512. (PubMed)

Eudes A, Pollet B, Sibout R, Do C-T, Séguin A, Lapierre C, Jouanin L (2006) Evidence for a role of AtCAD1 in lignification of elongating stems of Arabidopsis thaliana. Planta 225, 23-39. (PubMed)

Minic Z, Jouanin L (2006) Plant glycoside hydrolases in cell wall polysaccharide degradation. Plant Physiol Biochem 44, 435-449. (PubMed)

Minic Z, Do C-T, Rihouey C, Morin H, Lerouge P, Jouanin L (2006) Purification, functional characterization, cloning, and identification of mutants of a seed specific arabinan hydrolase in Arabidopsis. J Exp Bot 57, 2339-2351. (PubMed)

Barrière Y, Denoue D, Briand M, Simon M, Jouanin L, Durand-Tardif M (2006) Genetic variations of cell wall digestibility related traits in floral stems of Arabidopsis thaliana accessions as a basis for the improvement of the feeding value in maize and forage plants. Theor Appl Genet 113, 163-175. (PubMed)

Pineau C, Freydier A, Ranocha P, Jauneau A, Turner S, Lemonnier G, Renou J-P, Tarkowski P, Sandberg G, Jouanin L, Sundberg B, Boudet A-M, Goffner D, Pichon M (2005) hca, an Arabidopsis mutant exhibiting unusual cambial activity and altered vascular patterning. Plant J. 44, 271-289 (PubMed)

Barrière Y, Laperche A, Barrot L, Aurel G, Briand M, Jouanin L (2005) QTL analysis of lignification and cell wall digestibility in the Bay0 x Shahdara RIL progeny of Arabidopsis thaliana as a model system for forage plant. Plant Sci 168: 1235-1245.

Sibout R, Eudes A, Mouille G, Pollet B, Lapierre C, Jouanin L, Séguin A (2005). Cinnamyl alcohol dehydrogense C and D are the primary genes involved in lignin biosynthesis in the floral stem of Arabidopsis. Plant Cell 17: 2059-2076. (PubMed)

Minic Z, Rihouey C, Do CT, Lerouge P, Jouanin L (2004) Purification and characterization of enzymes exhibiting beta-D-xylosidase activities in stem tissues of Arabidopsis thaliana. Plant Physiol. 135: 867-78 (PubMed)

Lapierre C, Pilate G, Pollet B, Mila I, Leplé J-C, Jouanin L, Kim H, Ralph J (2004) Signatures of cinnamyl alcohol dehydrogenases deficiency in poplar lignins. Phytochemistry 65 : 313-321. (PubMed)

Goujon T, Sibout R, Pollet B, Maba B, Nussaume L, Bechtold N, Lu F, Ralph J, Mila I, Barrière Y, Lapierre C, Jouanin, L (2003) A new Arabidopsis thaliana mutant deficient in the expression of O-methyltransferase 1: Impact on lignins and on sinapoyl esters. Plant Mol Biol 51 : 973-989. (PubMed)

Goujon T, Minic Z, El Amrani A, Lerouxel O, Aletti E, Lapiere C, Joseleau J-P, Jouanin L (2003) A novel higher plant (Arabidopsis thaliana) beta-xylosidase gene, is involved in secondary cell wall metabolism and plant development. Plant J 33 : 677-690. (PubMed)

Goujon T, Ferret V, Mila I, Pollet B, Ruel K, Burlat V, Joseleau J-P, Barrière Y, Lapierre C, Jouanin L (2003) Down-regulation of AtCCR1 gene in Arabidopsis thaliana : effects on phenotype, lignins and cell degradability. Planta 217 : 218-228. (PubMed)

Sibout R, Eudes A, Pollet B, Goujon T, Mila I, Granier F, Séguin A, Lapierre C, Jouanin L (2003) Expression pattern of two paralogues encoding cinnamyl alcohol dehydrogenase in Arabidopsis thaliana: Isolation and characterization of the corresponding mutants. Plant Physiol 132 : 848-860. (PubMed)

Goujon T, Sibout R, Eudes A, Jouanin L (2003) Genes involved in the biosynthesis of lignin precursors in Arabidopsis thaliana. Plant Physiol Biochem 41: 677-687.

Pilate G, Guiney E, Petit-Conil M, Lapierre C, Leplé J-C, Pollet B, Mila I, Halpin C, Jouanin L, Boerjan W, Schuch W, Cornu D (2002) Field performance of transgenic trees with altered lignin metabolism. Nature Biotech 20, 607-612. (PubMed)

Ruel K, Montiel MD, Goujon T, Jouanin L, Burlat V, Joseleau JP (2002) Interaction between lignin deposition and polysaccharide matrices during the assembly of the plant cell wall. Plant Biol 51, 2-8.

Sibout R, Baucher M, Gatineau M, Van Doorsselaere J, Mila I, Pollet B, Maba B, Pilate G, Lapierre C, Boerjan W, Jouanin L (2002) Expression of a poplar cDNA encoding a ferulate-5-hydroxylase increases S lignin deposition in Arabidopsis thaliana. Plant Physiol Biochem, 40, 1087-1096

Ralph J, Lapierre C, Marita J, Kim H, Fachuang L, Hatfield R, Ralph S, Chapple C, Franke R, Hemm M, Mackay J, Yahiaoui N, Boudet A, Pean M, Pilate G, Boerjan W, Jouanin L (2001) Elucidation of new structures in lignins of CAD- and COMT-deficient plants by NMR. PhytoChemistry 57, 99-1003. (PubMed)

Jouanin L, Goujon T, de Nadaï V, Martin MT, Mila I, Vallet C, Pollet B, Yoshinaga A, Chabbert B,Petit-Conil M, Lapierre C (2000) Lignification in transgenic poplars with extremely reduced caffeic acid O-methyltransferase. Plant Physiol 123 : 1363-1374. (PubMed)

 


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