Étude transcriptomique comparative des changements de l’expression génique globale causés par la surexpression de miR156 chez Medicago sativa

© 2016, les auteurs. Contexte : Le Medicago sativa (luzerne) est une culture fourragère qui nécessite peu d'intrants, qui pourrait être utilisé pour la production de bioénergie, et dont l’amélioration du rendement et de la qualité a toujours été au centre des préoccupations de l’industrie de la sélection de la luzerne. Des plantes de luzerne transgéniques surexprimant un précurseur du microARN156 de la luzerne (MsmiR156) ont récemment été produites par notre groupe. Ces plantes (miR156OE), qui fleurissent tardivement, donnent un rendement accru en biomasse, ont une longueur internodale réduite ainsi qu'une ramification des pousses et une densité de trichomes accrues. Nous avons constaté que chez ces plantes, les transcrits de trois gènes SQUAMOSA-PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE (MsSPL6, MsSPL12 et MsSPL13) étaient ciblés pour le clivage par MsmiR156. Résultats : Pour mieux illustrer les mécanismes moléculaires qui sous-tendent les effets de miR156 chez la luzerne, nous avons séquencé l'ARN de deux génotypes miR156OE (A11a et A17) par séquençage de nouvelle génération avec Illumina HiSeq. Plus de 1,11 milliard de lectures propres ont été obtenues à partir de nos échantillons séquencés. En tout, 160 472 transcrits ont été générés par assemblage Trinity de novo et 4985 gènes exprimés de manière fortement différentielle ont été détectés dans les plantes miR156OE A11a et A17 en utilisant le génome de Medicago truncatula comme référence. Au total, 17 gènes (régulés à la hausse, à la baisse et sans changement) ont été sélectionnés pour la validation par PCR quantitative en temps réel (qRT-PCR). Celle-ci a montré que les données sur les niveaux d’expression génique étaient largement uniformes entre la qRT-PCR et de séquençage de l’ARN. En plus des gènes SPL établis MsSPL6, MsSPL12 et MsSPL13, quatre nouveaux SPL : MsSPL2, MsSPL3, MsSPL4 et MsSPL9 étaient également régulés à la baisse de manière significative dans les deux plantes miR156OE. Ces sept gènes SPL appartiennent aux clades phylogénétiques VI, IV, VIII, V et VII, qui, selon certains auteurs, sont ciblés par miR156 chez Arabidopsis thaliana. Les éléments caractérisés par l'analyse ontologique (transporteur d’électrons, activité de l’amidon synthase, transport de la saccharose, activité de la saccharose-phosphate synthase, liaison de la chitine, reproduction sexuée, biosynthèse des flavonoïdes et catabolisme de la lignine) présentent une bonne corrélation avec les phénotypes des plantes de luzerne miR156OE. Conclusions : Il s’agit du premier signalement de variations dans l’expression génique globale en réponse à la surexpression de miR156 chez la luzerne. Les gènes SPL ciblés par le miR156 qui ont été découverts dans cette étude appartiennent à différents clades, indiquant que miR156 joue un rôle fondamental et multifonctionnel dans la régulation du développement de la luzerne.