Identification de protéines impliquées dans le guidage du tube pollinique par les ovules de Solanum chacoense

Abstract

Chez les angiospermes, le tube pollinique, excroissance tubulaire du grain de pollen, permet le transport passif des noyaux spermatiques jusqu'au sac embryonnaire d'un ovule où ils achèvent la double-fécondation. Un des principaux défis à relever par le tube pollinique est de traverser l'ensemble des structures femelles pour atteindre précisément l'ouverture de l'ovule sur son sac embryonnaire, le micropyle. Le long de son voyage, le tube pollinique est soumis à des gradients de protéines attractantes, guidant son chemin jusqu'à l'ovaire puis jusqu'au micropyle de l'ovule. Le succès de la reproduction sexuée chez les Angiospermes dépend de ces phénomènes de guidage. Les derniers attractants auquel il est soumis, émis par les cellules synergides du sac embryonnaire, sont des protéines riches en cystéine, les LURE. Solanum chacoense est une pomme de terre sauvage d'Amérique du Sud cohabitant sur un même territoire avec de nombreuses autres solanacées tubéreuses avec lesquelles elle est théoriquement capable de s'hybrider. Cependant, peu d'hybrides existent à l'état naturel, leur formation étant limitée par des barrières à l'hybridation. La communication entre les acteurs mâles et femelles serait affectée lors de pollinisations interspécifiques. Les LURE, attractants micropylaires, sont des agents majeurs de cette communication. L'identification des attractants micropylaire de S. chacoense permettrait d'élucider l'un des mécanismes limitant l'hybridation des solanacées tubéreuses. Des études transcriptomiques et sécrétomiques ont permis la caractérisation de 95 ScCRP potentiellement impliquées dans ce guidage micropylaire. Dans ce projet, 20 de ces ScCRP ont été sélectionnées comme candidat potentiel. Ces candidats ont été clonés et exprimés avec succès dans un système bactérien puis purifiés. Enfin, le potentiel d'attraction de trois d'entre eux a été testé dans un système semi-in vivo, utilisant des protéines (CRP) encapsulées afin d’analyser le comportement des tubes polliniques.

In Angiosperms, the pollen tube, a tubular outgrowth of the pollen grain, enables passive transport of sperm nuclei through various tissues along the pistil in order to reach the embryo sac of the egg cell, where double fertilization occurs. One of the main challenges for the pollen tube is to cross several structures to reach the micropyle. Along its journey, the pollen tube is influenced by gradients of attractant proteins, guiding its way down to the ovary and then to the micropyle of the ovule. The success of sexual reproduction in angiosperms relies on these guiding phenomena. The last attractants that will precisely guide the pollen tube are secreted by the two synergids cells of the embryo sac are cystein-rich proteins, LURE. Solanum chacoense is a wild potato from South America cohabiting on the same territory with many other tuberous Solanum species that could theoretically be capable of hybridizing. However, few hybrids are found in nature, their formation being limited by hybridization barriers. Pollen tube guidance can be such a barrier in interspecific crosses due to a lesser communication fit between the male and female players during pollinations. The LURE micropylar attractants are major agents of this communication. Identifying S. chacoense’s micropylar attractants could elucidate some of the mechanisms limiting hybridization between tuberous Solanaceae. Transcriptomic and secretomic studies allowed the characterization of 95 ScCRP potentially involved in this micropylar guiding. In this project, 20 of these ScCRP were selected as potential candidates. These candidates were successfully cloned and expressed in a bacterial system and then purified. Finally, the attraction potential for three of them was tested in a semi-in vivo system using gelatin embedded proteins beads to analyze the pollen tube's behavior.