Analysis of RNA silencing systemic signal in agroinfected leaves of cocoa (Theobroma cacao L.)

Andrieu Aurélie, Lanaud Claire, Dedieu Frédéric, Paulin Didier, Breitler Jean-Christophe. 2010. Analysis of RNA silencing systemic signal in agroinfected leaves of cocoa (Theobroma cacao L.). In : 15th International Cocoa Research Conference : cocoa productivity, quality, profitability, human health and the environment = 15e Conférence internationale sur la recherche cacaoyère : Productivité, qualité, rentabilité du cacao, santé humaine et environnement ; 15 Conferencia Internacional de Pesquisas em Cacau. Cacau : produtividade, qualidade, rentabilidade, saude humanna e amb. Lagos : Cocoa Producers' Alliance, 525-531. Conférence internationale sur la recherche cacaoyère. 15, San José, Costa Rica, 9 Octobre 2006/14 Octobre 2006.

Titre portugais : Análise de sinal sistémico RNA de silenciamento em folhas de cacau agroinfectadas (Theobroma cacao L.) / Titre espagnol : Análisis de señal sistémica silenciadora de ARN en hojas agroinfectadas de cacao (Theobroma cacao L.) / Titre français : Analyse de signal systémique d'ARN interférents dans des feuilles de cacao agro-infectées (Theobroma cacao L.)

Résumé : Parmi les nombreuses approches basées sur la perte ou le gain de fonction, utilisées pour valider la fonction des gènes, de nouvelles techniques utilisant les mécanismes de l'ARN interférence ont été développées ces dernières années. Elles reposent sur l'induction de l'extinction de gènes induite par la production d'ARNs double-brins dans les cellules. L'ARN interférence repose sur un ensemble de mécanismes conservés chez les eucaryotes pour lesquels un ARN double brin va cibler la dégradation d'ARN homologues via la production de petits ARNs interférents ( siRNAs). Dans certains cas, il a pu être montré que l'extinction d'un gène induite localement par interférence de l'ARN pouvait diffuser dans l'organisme pour devenir systémique. Ces mécanismes d'extinction peuvent être induit par agroinfiltration. Cette technique permet l'expression transitoire d'ADN-T portant une cassette RNAi dans des cellules foliaires via Agrobacterium tumefaciens. La cassette RNAi est transcrite en ARN présentant une structure en épingle à cheveux qui après dégradation dans le cytosol va donner des siRNAs. Ces petits ARNs vont cibler la dégradation de tous les ARNs cellulaires qui leurs sont homologues en terme de séquence. Cette technique d'expression transitoire via Agrobacterium puisqu'elle permet d'obtenir, de manière réversible et rapide, une forte expression de gène dans une zone distincte et définie de la feuille, est utilisée pour induire l'interférence de l'ARN et étudier d'éventuels mouvements de siRNA entre cellules ou systémique. L'objectif de cette étude consiste à développer une technique d'agroinfiltration de feuille de cacaoyer permettant de déclencher la production de siRNA dans quelques cellules puis de produire des lignées KO après diffusion d'un signal systémique généralisant la dégradation ciblée des ARNs cibles à tout l'organisme. Une telle technique pourrait constituer un outil de choix pour la découverte et la validation à grande échelle de la fonction de gènes d'intérêt. Plusieurs vecteurs utilisant la technologie de recombinaison Gateway ont été développés pour déclencher la dégradation ciblée des ARNm de différents gènes du cacaoyer. En se basant sur la méthode d'agroinfiltration utilisée pour la transformation in planta de Nicotiana benthamiana, nous avons développé une technique efficace et reproductible d'agroinfiltration de feuille de cacaoyer. En utilisant des séquences spécifiques du gène codant pour la phytoène désaturase (pds) ou pour un transporteur d'efflux d'auxine (gène pin1), nous avons démontré que le mécanisme d'interférence de l'ARN pouvait être induit in planta dans les feuilles de cacaoyer. Pour les deux gènes étudiés, il a été possible de détecter par northern blot des siRNA spécifiques de la dégradation de leur ARNm et de montrer l'accumulation de ces siRNAs dans les tissus agro-infectés au cours du temps. De plus, deux types de siRNA de 21 et 25 nucléotides ont pu être observés lors de l'extinction du gène pin1, chacun ayant semble-t-il un rôle distinct dans la diffusion du signal systémique, qui reste encore à démontrer. Cette technique d'induction in planta de l'ARN interférence par transformation génétique transitoire pourrait fournir une méthode rapide et efficace pour la validation fonctionnelle de gènes d'intérêt et la création de mutants sans avoir recours à la transformation génétique stable.

Classification Agris : F30 - Génétique et amélioration des plantes

Auteurs et affiliations

• Andrieu Aurélie, CIRAD-AMIS-UMR PIA (FRA)
• Lanaud Claire, CIRAD-AMIS-UMR PIA (FRA) ORCID: 0000-0001-6411-7310
• Dedieu Frédéric, CIRAD-CP-UPR Bioagresseurs de pérennes (FRA)
• Paulin Didier, CIRAD-CP-UPR Bioagresseurs de pérennes (FRA)
• Breitler Jean-Christophe, CIRAD-AMIS-UMR PIA (FRA)

Source : Cirad - Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/553919/)

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