Profilage du transcriptome des tubercules de huit cultivars de pomme de terre présentant différentes réactions d’édulcoration induite par le froid à l’entreposage au froid

Citation

Tai, H.H., Lagüe, M., Thomson, S., Aurousseau, F., Neilson, J., Murphy, A., Bizimungu, B., Davidson, C., Deveaux, V., Bègue, Y., Wang, H.Y., Xiong, X., Jacobs, J.M.E. (2020). Tuber transcriptome profiling of eight potato cultivars with different cold-induced sweetening responses to cold storage. Plant Physiology and Biochemistry, [online] 146 163-176. http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2019.11.001

Résumé en langage clair

Les tubercules de pomme de terre doivent être entreposés plusieurs mois avant d’être transformés en frites et en croustilles. L’entreposage à basse température (de 2 à 4 °C) permet de supprimer les maladies et d’empêcher la germination des tubercules. Le problème est que cette basse température est un stress dû au froid pour les tubercules. La réponse au stress dû au froid est génétiquement variable. Le glucose est produit par certains clones de pomme de terre en tant que molécule protectrice. Le glucose peut stabiliser les cellules au froid. De plus, l’augmentation des concentrations de glucose dans les cellules végétales a pour effet d’abaisser la température de congélation, ce qui empêche la formation de cristaux de glace endommageant les cellules. Nous avons comparé des cultivars de pomme de terre présentant des différences génétiques dans la production de glucose dans les tubercules entreposés au froid, ce qui est aussi appelé édulcorant induit par le froid. Dans le cadre de l’étude, nous avons examiné les gènes intervenant dans la réaction au froid chez les tubercules de pomme de terre en analysant l’expression des gènes. L’expression génique est le processus par lequel les gènes nécessaires à leur fonctionnement sont copiés dans des transcrits appelés ARNm. L’analyse de l’ARNm permet d’identifier les gènes exprimés et de quantifier leur expression. L’étude a montré que les cultivars à faible teneur en glucose en chambre froide expriment des gènes intervenant dans la division cellulaire, tandis que les cultivars à teneur élevée en glucose exprimaient des gènes de réponse au stress abiotique. Les résultats donnent à penser que les clones produisant peu de glucose pourraient avoir une réponse réduite au stress abiotique en présence de basses températures. Les résultats de l’étude serviront à mettre au point des marqueurs et des indicateurs pour la sélection de cultivars de pomme de terre à faible production de glucose entreposés au froid. L’étude a également permis de cerner du matériel génétique de pomme de terre pouvant servir à l’amélioration des cultivars destinés à la transformation des alevins.

Résumé

© 2019 Les tubercules sont des organes de reproduction végétatifs formés à partir d’extensions souterraines de la tige de la plante. Les tubercules de pomme de terre sont récoltés et entreposés pendant des mois. L’entreposage à des températures basses (de 2 à 4 °C) permet de prévenir la germination et les maladies. Cependant, le stockage à froid peut produire des sucres réducteurs par un processus appelé édulcoration induite par le froid (CIS). Le CIS n’est pas souhaitable, car il entraîne une coloration plus foncée des frites. La présente étude visait à trouver des différences dans les réponses biologiques de huit cultivars présentant des variations dans la résistance au CIS. Le séquençage du transcriptome a été fait sur les tubercules avant et après l’entreposage au froid, et trois approches ont été utilisées pour l’analyse de l’expression génique : 1. L’expression génique est corrélée avec le glucose final après l’entreposage au froid, 2. L’expression génique est corrélée à l’augmentation de la glycémie après l’entreposage au froid (après la période précédant l’entreposage au froid). ) et 3. Expression différentielle des gènes avant et après l’entreposage au froid. Nous avons constaté que les cultivars présentant une résistance élevée au CIS (faible teneur en glucose après le froid) augmentaient l’expression d’un gène inhibiteur de l’invertase et des gènes intervenant dans la réplication et la réparation de l’ADN après un entreposage au froid. Les cultivars peu résistants au CIS (taux élevé de glucose après le froid) présentaient une expression accrue des gènes intervenant dans la réponse au stress abiotique, l’expression des gènes, le renouvellement des protéines et les mitochondries. Il y avait un petit nombre de gènes avec des profils d’expression similaires pour tous les cultivars, y compris des gènes intervenant dans le renforcement de la paroi cellulaire et des phospholipases. Nous pensons que le profil d’expression génique est lié à la réparation des dommages causés à l’ADN par le froid et à l’acclimatation au froid et que la variation génétique de ces processus est liée à l’EIC.