Etude des déterminants génétiques et moléculaires de la variabilité des compositions en carotenoïdes au sein du genre Citrus

Fanciullino Anne Laure. 2007. Etude des déterminants génétiques et moléculaires de la variabilité des compositions en carotenoïdes au sein du genre Citrus. Corte : Université de Corse, 189 p. Thèse de doctorat : Biochimie et biologie moléculaires : Université de Corse

Thèse

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Encadrement : Ollitrault, Patrick

Résumé : Les caroténoïdes sont des déterminants majeurs de la qualité des agrumes. Ces pigments jaune, orange ou rouge donnent aux fruits leur couleur attractive. Les caroténoïdes ont plusieurs rôles biologiques: provitamines A et antioxydants, propriétés à l'origine de leur rôle dans la prévention de certains cancers et des maladies cardiovasculaires. Avec plus de 100 molécules isolées dans les fruits, les agrumes ont des compositions complexes et variées en caroténoïdes. L'objectif de ce travail était d'identifier les déterminants génétiques et moléculaires de la diversité des compositions en caroténoïdes. La structuration de cette diversité au sein du genre Citrus, a été confrontée à celle observée pour les fragments chromosomiques porteurs des gènes de la chaîne de biosynthèse (RFLP) et à la variabilité d'expression de ces mêmes gènes. La diversité allélique a été étudiée pour un de ces gènes (Lcy-b) par DHPLC et séquençage. La diversité des compositions en caroténoïdes a été déterminée par l'analyse de 25 génotypes représentant les 8 espèces cultivées d'agrumes. Les caroténoïdes des jus ont été analysés par HPLC. La variabilité génétique apparaît comme un des facteurs majeurs de la diversité des compositions en caroténoïdes des agrumes. De plus la classification obtenue sur la base des compositions qualitatives en caroténoïdes, est en accord avec les classifications précédemment établies Nous retrouvons en effet une structuration en trois groupes correspondant aux trois taxons ancestraux des espèces cultivées. Nous suggérons ainsi que l'histoire de l'évolution des agrumes est le principal facteur d'organisation de la diversité des compositions en caroténoïdes. Nous avons également proposé quelles pourraient être les étapes clés de la structuration de la diversité des teneurs en caroténoïdes chez les agrumes. L'analyse de l'origine phylogénétique des fragments d'ADN porteurs de sept gènes de la chaîne de biosynthèse des caroténoïdes a été déterminée par l'utilisation de marqueurs RFLP et SSR pour les mêmes variétés. Le nombre de copies des gènes varie de un pour le gène Lcy-b à trois pour le gène Zds. La structuration de la diversité génétique des agrumes mise en évidence par ces analyses RFLP et SSR est en accord avec les organisations obtenues précédemment par l'utilisation de marqueurs moléculaires neutres. L'origine phylogénétique des allèles présents chez les espèces secondaires a pu être proposée pour quatre de ces gènes. L'implication de cette variabilité de l'origine phylogénétique des fragments d'ADN sur la diversité allélique au niveau de la séquence génique proprement dite à été démontrée pour le gène Lcy-b par DHPLC. Nos résultats suggèrent que la variabilité allélique des gènes Lcy-b et Lcy-e codant pour les deux lycopènes cyclases est impliquée dans la variabilité de ces deux étapes de cyclisation du lycopène pour la formation de l'a ou du [bêta]-carotène. Le niveau d'expression des sept gènes a été estimé par PCR en temps réel à partir des jus de quatre oranges (C. sinensis), d'un citron (C. limon) et d'un pamplemousse (C. maxima). L'augmentation des quantités re-transcrits des gènes Dxs, Psy, Pds, Zds, Hy-b et Zep s'accompagne de l'accumulation des [bêta],[bêta]-xant' .phylles dans le jus des oranges Shamouti et Sanguinelli. De plus, les faibles concentrations en carotenoïdes totaux dans les jus de l'orange Huang pi Chen, du citron Eureka et du pamplemousse Deep Red pourraient être liées à une sous-expression des gènes Dxs et Psy. Le niveau d'expression du gène Dxs, influencerait la synthèse des caroténoïdes et serait coordonné avec celle du gène Psy.

Mots-clés Agrovoc : Citrus, caroténoïde, variation génétique, adn, phylogénie, expression des gènes, HPLC, RFLP, PCR, marqueur génétique

Mots-clés complémentaires : SSR

Classification Agris : F30 - Génétique et amélioration des plantes
Q04 - Composition des produits alimentaires

Champ stratégique Cirad : Axe 3 (2005-2013) - Alimentation accessible et de qualité

Auteurs et affiliations