Étude de trans-eQTLs liés à l’expression de l’aquaporine PIP2;5 dans les feuilles du maïs

Details

Supervisors

Chaumont, François

Faculty

Faculté des sciences

Degree label

Master [120] en biochimie et biologie moléculaire et cellulaire, à finalité approfondie

Abstract

L’eau est une ressource indispensable pour tout être vivant. Les plantes sont fixées au sol, les rendant particulièrement vulnérables aux sécheresses qui impactent donc grandement l’agriculture. Pour passer des racines jusqu’aux extrémités supérieures de la plante, l’eau emprunte notamment les voies apoplastiques, symplastiques et transcellulaires. Le mouvement de l’eau par la voie transcellulaire est facilité par des canaux membranaires qui laissent passer l’eau en fonction de son gradient : les aquaporines. Le laboratoire étudie les aquaporines de la membrane plasmique du maïs, dont PIP2;5. Pour mettre en évidence les potentiels loci qui influent sur l’expression de PIP2;5 en termes de niveaux d’ARNm dans les feuilles du maïs, une GWAS (genome wide association study) a été conduite dans le cadre de la thèse de Laurie Maistriaux qui a permis d’identifier des eQTLs (expression quantitative trait locus) pour ce gène. Ce mémoire s’inscrit dans la continuité de ce travail et vise à identifier les gènes présents dans ces eQTLs codant pour des protéines qui influeraient sur l’expression de PIP2;5. Tout d’abord, une étude bioinformatique a mis en évidence quatre gènes dont les protéines ont une fonction pertinente dans le cadre de la tolérance face au stress hydrique parmi un total de 15 gènes qui disposeraient d’un profil d’expression relativement similaire ou opposé à celui de PIP2;5. Des amorces correspondant à ces gènes ont été testées afin de pouvoir comparer les niveaux d’ARNm de chacun d’entre eux avec celui de PIP2;5 dans les feuilles de plusieurs lignées de maïs. Parmi les gènes mis en évidence, le gène NAC24 a particulièrement retenu notre attention, car il code pour un facteur de transcription potentiel. Nous avons préparé deux constructions génétiques contenant l’ADNc de NAC24 fusionné à l’ADNc encodant l’YFP sous le contrôle du promoteur 35S du virus de la mosaïque du chou-fleur. La transfection de feuilles de Nicotiana benthamiana avec cette construction et l’analyse par microscopie confocale ont révélé une localisation nucléaire de NAC24, indiquant un rôle potentiel comme facteur de transcription. Water is essential for all living organisms. Plants are attached to the soil, making them particularly vulnerable to drought, which can have a major impact on agriculture. To move from the roots to the upper parts of the plant, water can use apoplastic, symplastic and transcellular pathways. The movement of water through the transcellular pathway is facilitated by channels that allow water to cross the cell membrane according to its gradient: the aquaporins. The laboratory is studying plasma membrane aquaporins in maize, including PIP2;5. To highlight potential loci that influence the expression of PIP2;5 in terms of mRNA levels in maize leaves, a GWAS (genome wide association study) was conducted as part of Laurie Maistriaux's thesis, which allowed the identification of eQTLs (expression quantitative trait locus) for this gene. This master thesis is a continuation of this work and aims to identify the genes present in these eQTLs encoding proteins that would influence the expression of PIP2;5. First, a bioinformatics study identified four genes whose proteins have a relevant function in the context of tolerance to water stress among a total of 15 genes that have an expression profile relatively similar or opposite to that of PIP2;5. Primers corresponding to these genes were tested in order to compare the mRNA levels of each of them with that of PIP2;5 in the leaves of several maize lines. Among the genes, NAC24 particularly caught our attention because it encodes a potential transcription factor. We prepared two gene constructs containing the NAC24 cDNA fused to the YFP-encoding cDNA under the control of the cauliflower mosaic virus 35S promoter. Transfection of Nicotiana benthamiana leaves with this construct and confocal microscopy analysis revealed a nuclear localization of NAC24, indicating a potential role as a transcription factor.