La sous-unité 5A du signalosome COP9 a des effets sur le métabolisme des phénylpropanoïdes, la formation des trichomes et la transcription des gènes clés d’un complexe de trois protéines régulatrices chez Arabidopsis

Citation

Wei, S., Li, X., Gruber, M.Y., Feyissa, B.A., Amyot, L., Hannoufa, A. (2018). COP9 signalosome subunit 5A affects phenylpropanoid metabolism, trichome formation and transcription of key genes of a regulatory tri-protein complex in Arabidopsis. BMC Plant Biology, [online] 18(1), http://dx.doi.org/10.1186/s12870-018-1347-9

Résumé en langage clair

Les trichomes (poils des feuilles et des tiges) et les composés phénoliques (y compris les anthocyanes) sont utilisés par les plantes pour se défendre contre les conditions de stress biotiques et abiotiques. Leur production est régulée par un réseau de gènes qui comprend un complexe triprotéique TG1/bHLH/MYB chez Arabidopsis. La protéine CSN5a est l’une des protéines jouant un rôle dans la production de trichomes et d’anthocyanes, mais son mécanisme d’action est inconnu. Les résultats de cette étude indiquent que le CSN5a influe sur la production de trichomes et le métabolisme d’une vaste gamme de composés phénylpropanoïdes et caroténoïdes. L’accumulation accrue d’anthocyanes et la production réduite de trichomes étaient liées à l’augmentation du MYB75 et à la suppression du GL2 ainsi qu’à certains autres gènes différentiellement exprimés associés aux complexes TTG1/bHLH/MYB. Le CSN5a pourrait donc servir d’outil pour modifier la production de trichomes et l’accumulation de métabolites secondaires afin d’améliorer la qualité des graines et la performance des plantes en situation de stress.

Résumé

© 2018 Les auteurs. Contexte : Les trichomes et les composés phénoliques dérivés des phénylpropanoïdes offrent une protection structurale et chimique contre de nombreuses conditions défavorables. Leur production est régulée par un réseau comprenant un complexe triprotéique TTG1/bHLH/MYB chez Arabidopsis. Le CSN5a, codant la sous-unité 5a du signalosome de la COP9, joue aussi un rôle dans la production de trichomes et d’anthocyanes. Cependant, le rôle de régulation du CSN5a dans les processus par une interaction avec le complexe tri-protéique n’a pas encore été étudié. Résultats : Dans la présente étude, nous avons découvert un nouveau mutant du CSN5a, le sk372, d’après ses phénotypes morphologique et chimique altérés par rapport au témoin de type sauvage. Nous avons procédé à la caractérisation du mutant en mettant l’accent sur la production de trichomes et de phénylpropanoïdes et sur le rôle possible du complexe triprotéique au moyen de l'établissement du profil de transcription des métabolites et des gènes et de la microscopie électronique à balayage. L’analyse des métabolites de la graine a révélé que le CSN5a défectueux entraînait une production accrue de nombreux composés en plus des anthocyanes, plus particulièrement des phénylpropanoïdes et des caroténoïdes ainsi que d’un glycoside de la zéatine. On a également observé des changements constants dans les caroténoïdes et les anthocyanes dans les feuilles de sk372. De plus, 370 gènes étaient exprimés de manière différentielle dans les semis de sk372 âgés de 10 jours par rapport au témoin de type sauvage. L’analyse quantitative des transcrits en temps réel a montré que chez sk372, GL2 et le gène du complexe triprotéique TT2 étaient significativement inhibés (p < 0,05), tandis que la quantité des gènes complexes EGL3 et GL3 diminuait légèrement (p > 0,05). Les gènes complexes MYB75, GL1 et les gènes de biosynthèse des flavonoïdes TT3 et TT18 chez sk372 étaient tous significativement augmentés. La surexpression de GL3 induite par le promoteur 35S du virus de la mosaïque du chou-fleur n’a augmenté que le nombre de trichomes à pointe unique, et aucun autre phénotype de rétablissement chez sk372. Conclusions : Nos résultats indiquent clairement que la sous-unité CSN5a du signalosome COP9 influe sur la production de trichomes et le métabolisme d’un large éventail de composés phénylpropanoïdes et caroténoïdes. L’accumulation accrue d’anthocyanes et la production réduite de trichomes étaient liées à l’augmentation du MYB75 et à la suppression du GL2 ainsi qu’à certains autres gènes différentiellement exprimés associés aux complexes TTG1/bHLH/MYB.

Date de publication

2018-06-25