Functional analysis of CYP76C2 in plant defense mechanisms against pathogens
Analyse fonctionnelle du rôle CYP76C2 dans les mécanismes de défense des plantes contre les agents pathogènes
Résumé
A transcriptome analysis of Arabidopsis thaliana subjected to biotic stresses has revealed the activation of members of the CYP76 family, especially of CYP76C2 (≈ 50 times). The functional characterization of CYP76C2, has been the objective of this thesis. After confirmation of the selective activation of CYP76C2 by pathogens, the phenotype of its insertion and overexpressor mutants was characterized under infection by Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000, P. syringae pv. tomato DC3000 avrRpm1 and Botrytis cinerea. In order to identify the metabolic pathway involving CYP76C2, targeted and non-targeted metabolic profiling was focused on differentially accumulated compounds in the different mutants after infection. Whereas subtle differences of response of the CYP76C2 mutant lines in response to pathogens seemed to confirm its involvement in response to biotic stress, phenotypes strikingly different from those of wild-type plants were not observed. A non-targeted analysis by UPLC-MS (Orbitrap) identified a compound absent in the cyp76c2 line that may correspond to an oxygenated C11 conjugate (raw formula C17H28O9), but its structure was not identified. CYP76C2 thus does not seem directly involved in the synthesis of a molecule crucial for defense responses, but more likely has a role in the synthesis of a potentially redundant specialized defense compound or in a detoxification process.
Une analyse du transcriptome d’Arabidopsis thaliana soumis à différents stress biotiques a révélé l’activation de certains membres de la famille CYP76, particulièrement celle de CYP76C2 (≈ 50 fois). La caractérisation fonctionnelle de la famille CYP76, et plus particulièrement celle de CYP76C2 a donc fait l’objet de cette thèse. Après confirmation de l’activation sélective de CYP76C2 en réponse aux pathogènes par qRT-PCR, le phénotype de ses mutants d’insertion et de surexpression a été caractérisé sous différentes conditions d’infection par: Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000, P. syringae pv. tomato DC3000 avrRpm1 et par Botrytis cinerea. Afin d’identifier la voie métabolique faisant intervenir CYP76C2, un profilage métabolique ciblé et non ciblé a été entrepris, centré sur le(s) métabolite(s) différentiellement accumulés dans les différents mutants en condition d’infection. Alors que des différences subtiles de sensibilité des mutants de CYP76C2 aux pathogènes semblent confirmer son rôle dans la réponse aux pathogènes, les lignées affectées dans son expression ne présentent pas de phénotypes clairement différents de ceux des plantes sauvages. Une analyse non–ciblée en UPLC-MS (Orbitrap) a permis d’identifier un composé absent dans le mutant cyp76c2 qui pourrait correspondre à un dérivé conjugué en C11, sans que sa structure ne puisse pour l’instant être identifiée (formule brute C17H28O9). CYP76C2 ne semble pas impliqué directement dans la synthèse d’une molécule cruciale pour la mise en place du processus de défense, mais exerce plus probablement une fonction spécialisée ou partiellement redondante de défense ou de détoxication.
Origine : Version validée par le jury (STAR)