Cartographie QTL et caractérisation moléculaire du locus D classique régissant la couleur des graines et des fleurs chez le Linum usitatissimum (lin)

Citation

Sudarshan G, Kulkarni M, Akhov L, Ashe P, Shaterian H, Cloutier S, Rowland G, Wei Y, Selvaraj G (2017) QTL mapping and molecular characterization of the classical D locus controlling seed and flower color in Linum usitatissimum (flax). Sci Rep 7:15751 DOI 10.1038/s41598-017-11565-7

Résumé en langage clair

Les fleurs de lin sont généralement bleues mais peuvent varier du blanc au violet, tandis que les graines sont habituellement brunes mais peuvent aussi être jaunes, olive, noires ou panachées. Trois gènes récessifs associés au tégument jaune, soit B1, D et G, ont déjà été identifiés. Dans cette recherche, nous avons cartographié et identifié le gène D réellement responsable de la couleur jaune du tégument des graines de la lignée G1186/94. Le gène D code pour une flavonoïde hydroxylase qui est responsable des caractères liés aux graines jaunes et aux fleurs blanches. La différence entre la forme dominante de la graine brune et la forme récessive de la graine jaune a été associée à la modification d’un seul acide aminé de la protéine flavonoïde hydroxylase, causée par un changement de base unique dans l’ADN. La flavonoïde hydroxylase de type sauvage intervient dans la production du pigment delphinidine que la forme modifiée ne peut plus produire efficacement, d’où le manque de pigmentation dans le tégument des graines et les fleurs des lignées porteuses de cette forme de gène.

Résumé

Les fleurs du lin sont bleues, éphémères et s’autopollinisent, et les graines de lin sont habituellement brunes. Un intérêt centenaire pour les variantes de graines jaunes naturelles ainsi qu’un modèle historique indiquent que des allèles récessifs dans les locus B1, D et G sont en cause, mais les aspects fonctionnels n’ont pas été étudiés. Nous avons caractérisé le locus D par cartographie des locus de caractères quantitatifs (QTL) et identifié un gène FLAVONOÏDE 3?5? HYDROXYLASE (F3?5?H). Il n’appartient pas au clade F3?5?H, mais ressemble au F3?H (flavonoïde3?hydroxylase) caractérisé biochimiquement, toutefois sans activité F3?H. Le génome n’a pas d’autres gènes F3?H ou de type F3?H. La néofonctionnalisation apparente de F3?H est associée à une substitution Thr498 ? Ser498 dans un site de reconnaissance de substrat (SRS). On a constaté que les phénotypes des graines jaunes et des fleurs blanches de la mutation du locus d classique étaient dus à la délétion d’un nucléotide qui tronquerait le produit déduit et supprimerait trois des six SRS potentiels, ce qui aurait un impact négatif sur la synthèse de la delphinidine. La présence de la delphinidine est sporadique chez les angiospermes, et le lin ne présente pas de syndrome de pollinisation connu par rapport à des groupes fonctionnels de pollinisateurs attirés par les fleurs bleues, ce qui soulève des questions sur l’acquisition du F3?5?H. L’apparition de l’allèle d suggère le début de la perte du F3?5?H chez cette espèce.

Date de publication

2017-12-01

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