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UMR GDEC

UMR 1095 Génétique Diversité et Ecophysiologie des Céréales

Bases environnementales, génétiques et moléculaire de la régulation nutritionnelle de la composition en protéines du grain

Nous avons précédemment montré que la synthèse des protéines de réserve est déterminée par la disponibilité en azote par grain via des lois d’échelle indépendantes des conditions climatiques. L’hypothèse que nous formulons est que ces lois d’échelle sont des propriétés émergentes de réseaux de régulations, notamment transcriptionnels.
La synthèse des protéines de réserve est essentiellement régulée au niveau transcriptionnel par la disponibilité en assimilats. Plusieurs facteurs de transcription (FT) intervenant dans cette régulation ont été identifiés et un certain nombre a déjà été cloné chez le blé. Toutefois, les interactions entre ces FT et les protéines de réserve, ainsi que les voies et mécanismes de la régulation transcriptionnelle des gènes des protéines de réserve sont encore très mal connus. De même les mécanismes moléculaires des interactions entre l’azote et le soufre dans les phénomènes de compensation entre fractions de protéines de réserves ont très peu été étudiés, en particulier chez les céréales. Le développement des outils de génomique fonctionnelle et de bioinformatique permet aujourd’hui d’aborder ces régulations de manière globale via une approche systémique mettant en relation des données obtenues à plusieurs niveaux (ARNm, métabolites, enzymes, protéines, etc.) en vue d’une démarche de modélisation qui passe par :

  1. l’identification puis la modélisation des réseaux d’interactions sous-jacents et de leur lien au modèle écophysiologique d’allocation de l’azote dans le grain
  2. l’identification des nœuds (gènes, métabolites, etc.) de ces réseaux permettant de modifier les lois d’allocation de l’azote et du soufre protéique dans le grain
  3. l’analyse de la variabilité génétique des gènes associés à ces nœuds de régulation.
Plantes avec différentes nutritions

1. Analyse de la réponse du transcriptome, du protéome et des métabolites impliqués dans la synthèse des protéines de réserve à la disponibilité en azote et en soufre

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Panels

Validation statistique et recherche de candidats par génétique d’association

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Gel retard

3. Caractérisation fonctionnelle des facteurs de transcription

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Réseau de gènes

4. Modélisation des réseaux d’interactions contrôlant la synthèse des protéines de réserve du grain

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