Following Vegetative to Embryonic Cellular Changes in Leaves of Arabidopsis thaliana Over-Expressing LEAFY COTYLEDON2.

Feeney, M., Frigerio, L., Cui, Y., et Menassa, R. (2013). « Following Vegetative to Embryonic Cellular Changes in Leaves of Arabidopsis thaliana Over-Expressing LEAFY COTYLEDON2. », Plant Physiology, 162(4), p. 1881-1896. doi : 10.1104/pp.113.220996  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Chez les plantes à fleurs, l’embryogenèse est régie par une interaction complexe de plusieurs facteurs génétiques, biochimiques et physiologiques. Le gène LEAFY COTYLEDON2 (LEC2) est un des quelques régulateurs transcriptionnels jouant un rôle clé dans certains processus importants de la maturation de l’embryon, notamment la synthèse et l’accumulation des matières de réserve. On sait que la surexpression du gène LEC2 a pour effet de rediriger le développement des tissus végétatifs vers un état embryonnaire, mais on dispose de peu d’information sur les changements cellulaires associés à ce phénomène. Nous démontrons ici que le gène LEC2 modifie la morphologie et l’anatomie des feuilles de l’Arabidopsis thaliana et y provoque la formation de structures embryogènes au niveau subcellulaire. Les chloroplastes accumulent davantage d’amidon, le cytoplasme se remplit d’oléocorps, et les vacuoles lytiques (LV) paraissent plus petites et se chargent de dépôts protéiques. Comme c’est le gène LEC2 qui active la synthèse des protéines de réserve de la graine au cours de son développement, nous avons étudié l’accumulation de ces protéines dans les feuilles. Nous avons ainsi constaté que les principales familles de ces protéines, chez l’A. thaliana, s’accumulent dans de petites vacuoles des feuilles. En exploitant deux isoformes de la protéine intrinsèque du tonoplaste (TIP), don’t la localisation est propre à chaque tissu et à chaque stade de développement, nous avons pu déterminer que ces petites vacuoles étaient des vacuoles de stockage des protéines (PSV). Le marquage fluorescent des isoformes de la TIP et l’analyse confocale des vacuoles foliaires produisant ces isoformes ont révélé que la morphologie de leur tonoplaste était modifiée, ce qui les faisait ressembler à la fois à une LV et à une PSV. Par conséquent, au cours de la transformation d’une LV en PSV, il semble qu’une reconfiguration du tonoplaste précède le remplacement de la grande lumière vacuolaire par de petites PSV. Finalement, en appliquant des marqueurs aux parties végétatives et aux graines, nous avons pu suivre cette transition et constater que le gène LEC2 induit une reprogrammation du développement de la feuille.

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