Étude d'un mutant mâle gamétophytique chez Arabidopsis thaliana: caractérisation et analyse fonctionnelle du gène POKY POLLEN TUBE, impliqué dans l'élongation du tube pollinique

Abstract

To identify genes involved in male gametophytic development in Arabidopsis Thaliana, a genetic screening of the T-DNA insertion mutant collection of INRA-Versailles has been undergone, allowing us to isolate several male gametophytic mutants, among which the poky pollen tube (pok) mutant. The pok mutant, for which only hemizygous plants are available, is defective in pollen tube growth. Pollen tubes elongate following a very specialized process, named tip-growth, characterized by the polarized exocytosis of Golgi vesicles at the pollen tube apex. The POK gene, isolated from this line, is duplicated in Arabidopsis genome. It is expressed in almost all plant tissue, but to higher level in roots and young flower buds. It encodes a protein that is very conserved among eukaryotes and shares strong similarities with the yeast Vps52p protein, suggesting a potential role for the POK protein in the vesicular transport. Genes encoding putative plant homologs of the Vps52p partners, called the AtVPS53 and the AtVPS54 proteins, have been isolated in Arabidopsis, and their expression pattern has been analyzed. A conservation of function between POK and Vps52p has been postulated and tested following different strategy, such as studying the POK localization in vivo, or trying to identify proteic interaction between POK and its putative partners.

Για τον προσδιορισμό γονιδίων που εμπλέκονται στη γαμετοφυτική φάση ανάπτυξης του φυτού Arabidopsis thaliana διεξάχθηκε γενετική σάρωση σε συλλογή Τ-DNA μεταλλάξεων του INRA-Versailles που μας επέτρεψε να απομονώσουμε αρκετά αρσενικά γαμετοφυτικά μεταλλάγματα, μεταξύ των οποίων και το μετάλλαγμα poky pollen tube (pok). Το μετάλλαγμα (pok), του οποίου μόνο ημιζυγωτά φυτά είναι διαθέσιμα, έχει προβλήματα στην ανάπτυξη του γυρεοσωλήνα. Οι γυρεοσωλήνες επιμηκύνονται ακολουθώντας μια πολύ συγκεκριμένη διαδικασία, που ονομάζεται ανάπτυξη αιχμής (tip-growth) και χαρακτηρίζεται από την πολική εξωκύτωση των οργανιδίων Golgi στην κορυφή του γυρεοσωλήνα. Το γονίδιο ΡΟΚ, που απομονώθηκε έχει υποστεί διπλασιασμό στο γονιδίωμα του Arabidopsis. Εκφράζεται σχεδόν σε όλους τους φυτικούς ιστούς, αλλά σε υψηλότερα επίπεδα εκφράζεται στη ρίζα και σε νεαρά άνθη. Κωδικοποιεί για μια πρωτεΐνη που είναι πολύ συντηρημένη στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς και έχει υψηλή ομολογία με την πρωτεΐνη Vps52p στη ζύμη, γεγονός που υποδεικνύει πιθανό λειτουργικό ρόλο της ΡΟΚ πρωτεΐνης στη μεταφορά ενδοσωμάτων. Γονίδια που κωδικοποιούν για ομόλογα των Vps52p ονομάζονται AtVPS53 και AtVPS54, έχουν απομονωθεί στο Arabidopsis, και το πρότυπο έκφρασής τους έχει αναλυθεί. Η ισχυριζόμενη συντηρημένη λειτουργία του ΡΟΚ και των Vps52p ελέγχθηκε ακολουθώντας διάφορες στρατηγικές, όπως in vivo ανάλυση της τοποθέτησης του ΡΟΚ γονιδίου και ο προσδιορισμός πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ της ΡΟΚ πρωτεΐνης και πρωτεϊνών-στόχων.

Afin d'identifier des gènes impliqués dans le développement du gamétophyte mâle chez Arabidopsis thaliana, un crible génétique de la collection de transformants de l'INRA de Versailles a été entrepris, conduisant à l'isolement de plusieurs mutants mâles gamétophytiques, dont le mutant poky pollen tube (pok). Le mutant pok, isolé uniquement à l'état hémizygote, présente un défaut d'élongation du tube pollinique. Les tubes polliniques s'allongent suivant un processus très particulier, appelé croissance apicale, caractérisé par l'exocytose polarisée de vésicules golgiennes à l'apex des tubes polliniques. Le gène affecté dans cette lignée, baptisé POK, est dupliqué dans le génome d'Arabidopsis. Il s'exprime dans la majorité des tissus de la plante, et plus fortement dans les racines et les boutons floraux jeunes. Il code une protéine très conservée chez tous les eucaryotes et qui présente de fortes similarités avec la protéine Vps52p de levure, suggérant une implication potentielle de la protéine POK dans les processus de transport vésiculaires. Des gènes codant les homologues végétaux putatifs des partenaires de la protéine Vps52p, les protéines AtVPS53 et AtVPS54, ont été isolés, et leur profil d'expression a été analysé chez Arabidopsis. La possibilité d'une conservation de la fonction des protéines POK et Vps52p a été postulée et étudiée suivant différentes stratégies, visant par exemple à établir la localisation de la protéine POK in vivo, ou à mettre en évidence des interactions protéiques entre POK et ses partenaires potentiels.