GE2MorF - Génétique, Évolution et Écologie de la Morphologie Florale

 08/10/2024 -  GQE
Origine génétique et moléculaire de la diversité du périanthe chez la nigelle de Damas ; évolution de la morpho-anatomie des pétales ; mécanismes d’interactions plantes-insectes pollinisateurs.

Responsable :
Yves Deveaux (UPSay)

Génétique, Évolution et Écologie de la Morphologie Florale

Nous nous intéressons à l’évolution de l’architecture florale, plus spécifiquement celle du périanthe, c’est-à-dire l’ensemble des organes stériles impliqués dans la protection des organes fertiles et/ou l’attraction des pollinisateurs. Nos objets d’étude appartiennent principalement à la famille des Ranunculaceae, membre de l’ordre des Ranunculales. Elle occupe une position phylogénétique intéressante pour les études evo-dévo car il s’agit du premier clade à diverger parmi les eudicotylédones (APG IV, 2017). Elle présente par ailleurs une grande diversité du périanthe, avec des morphologies d’organes qui peuvent être simples ou élaborées (i.e., plats avec une écaille nectarifère (e.g., Ficaria verna), dotés d’un éperon nectarifère (e.g., Aquilegia sp.)). La caractérisation morpho-anatomique de ces organes et l’analyse de la dynamique des réseaux de gènes impliqués dans leurs formations représentent un enjeu fondamental en biologie évolutive. Dans le choix de nos projets de recherche, nous incluons également les questions de durabilité, telles que la gestion de l’environnement, le développement de pratiques agriculturales adaptées au changement climatique. Pour cela, nous utilisons principalement comme modèle d’étude la nigelle de Damas, qui au-delà d’être un modèle très adapté pour la production de connaissances fondamentales sur l’évolution de la morphogenèse florale, ouvre de nombreuses opportunités pour aborder des questions scientifiques pluridisciplinaires, tels que les mécanismes d’attraction des pollinisateurs. L’équipe GE2MorF s’inscrit également dans un réseau de collaborations internationales de recherche sur les Ranunculales. Nous sommes membres du réseau RanOmics (10 équipes de recherche) piloté par le Pr. Annette Becker   , et qui regroupe les leaders mondiaux des études évo-dévo sur des modèles de Ranunculales. Parmi ses membres, nous avons des collaborations de longues dates avec Pr. Sophie Nadot   et Florian Jabbour   . Nos projets de recherche s’inscrivent dans les 3 axes de recherche de l’UMR GQE-Le Moulon.

Projet s’inscrivant dans l’Axe 1

pétales de nigelle

L’origine génétique et moléculaire de la diversité du périanthe constitue le projet majeur de notre équipe. La nigelle de Damas (Nigella damascena L.), notre modèle privilégié, a l’avantage de présenter un dimorphisme floral naturel avec un morphe avec pétales nectarifères [P] et un morphe sans pétale [T]. Nous avons mis à profit la comparaison entre les deux morphes floraux de nigelle afin (i) d’accéder au réseau génique contrôlant la formation des pétales et (ii) d’élucider les mécanismes de régulation de l’identité et de la morphogenèse des pétales. La fonction et la dynamique évolutive des gènes du réseau pétale sont étudiées en incluant d’autres espèces de Ranunculaceae avec des structures de pétales plus ou moins complexes.

Nous nous interressons également à l’évo-dévo des nectaires et des éperons, des structures majeures impliquées dans l’attraction des pollinisateurs et dans la coévolution des plantes à fleurs avec les insectes. Il a pour objectif d’analyser la morpho-anatomie des pétales afin de le lier à terme à la dynamique évolutive des gènes majeurs du réseau pétale.

Projet s’inscrivant dans l’Axe 2

pétales de nigelle

Chez la nigelle, des études antérieures ont démontré la prépondérance des pétales nectarifères dans l’attraction des pollinisateurs. L’équipe profite de son nouvel environnement créé par le regroupement récent des 3 unités GQE, ESE et EGCE au sein du bâtiment de l’IDEEV pour développer un projet collaboratif avec Jean-Christophe Sandoz   de l’EGCE, spécialiste du comportement des abeilles, pour mieux comprendre les mécanismes d’interactions plantes-insectes pollinisateurs (financement Graduate School Biosphera).

Projet s’inscrivant dans l’Axe 3

pétales de nigelle

La nigelle est une espèce nectarifère qui est cultivée dans de nombreux pays et adaptée aux épisodes de grosse chaleur et de stress hydrique. Elle pourrait donc constituer une plante de service d’intérêt majeur en agriculture dans le contexte du dérèglement climatique, en contribuant à l’augmentation locale de la diversité et l’abondance des insectes pollinisateurs. Nous avons pour objectif de sélectionner des lignées de nigelle adaptées à cette utilisation.

Membres

Publications

  • Conde e Silva N. , Leguilloux M., Bellec A., Rodde N., Aubert J., Manicacci D., Damerval C. , Berges H., Deveaux Y. , Bartlett M.. (2023) A MITE insertion abolishes the AP3-3 self-maintenance regulatory loop in apetalous flowers of Nigella damascena. Journal of Experimental Botany, 5 (74) 1448-1459
  • Damerval C. , Claudot C., Le Guilloux M. , Conde e Silva N. , Brunaud V., Soubigou-Taconnat L., Caius J., Delannoy E., Nadot S., Jabbour F., Deveaux Y. . (2022) Evolutionary analyses and expression patterns of TCP genes in Ranunculales. Front Plant Sci, (13) 1055196
  • Delpeuch P., Jabbour F., Damerval C. , Schönenberger J., Pamperl S., Rome M., Nadot S.. (2022) A flat petal as ancestral state for Ranunculaceae. Front Plant Sci, (13) 961906
  • Deveaux Y. , Conde e Silva N. , Manicacci D., Le Guilloux M. , Brunaud V., Belcram H., Joets J., Soubigou-Taconnat L., Delannoy E., Corti H., Balzergue S., Caius J., Nadot S., Damerval C. . (2021) Transcriptome Analysis Reveals Putative Target Genes of APETALA3-3 During Early Floral Development in Nigella damascena L.. Front. Plant Sci., (12) 660803
  • Jabbour F., Pasquier PED., Chazalviel L., Guilloux ML., Conde e Silva N. , Deveaux Y. , Manicacci D., Galipot P., Heiss AG., Damerval C. . (2021) Evolution of the distribution area of the Mediterranean Nigella damascena and a likely multiple molecular origin of its perianth dimorphism. Flora, (274) 151735
  • Carrive L., Domenech B., Sauquet H., Jabbour F., Damerval C. , Nadot S.. (2020) Insights into the ancestral flowers of Ranunculales. Botanical Journal of the Linnean Society, 1 (194) 23-46
  • Espinosa F., Damerval C. , Le Guilloux M. , Deroin T., Wang W., Pinedo-Castro M., Nadot S., Jabbour F.. (2020) Homeosis and delayed floral meristem termination could account for abnormal flowers in cultivars of Delphinium and Aquilegia (Ranunculaceae). Botanical Journal of the Linnean Society, boaa063
  • Jabbour F., Pasquier PED., Chazalviel L., Guilloux ML., Condee Silva N., Deveaux Y. , Manicacci D., Galipot P., Heiss AG., Damerval C. . (2020) Evolution of the distribution area of the Mediterranean Nigella damascena and a likely multiple molecular origin of its perianth dimorphism. Flora, 151735
  • Damerval C. , Citerne H., Conde e Silva N. , Deveaux Y. , Delannoy E., Joets J., Simonnet F., Staedler Y., Schönenberger J., Yansouni J., Le Guilloux M. , Sauquet H., Nadot S.. (2019) Unraveling the Developmental and Genetic Mechanisms Underpinning Floral Architecture in Proteaceae. Front Plant Sci, (10) 18
  • Damerval C. , Othman WB., Manicacci D., Jabbour F.. (2018) Distribution area of the two floral morphs of Nigella damascena L. (Ranunculaceae): A diachronic study using herbarium specimens collected in France. Botany Letters, 3-4 (165) 396-403
  • Citerne HL., Reyes E., Le Guilloux M. , Delannoy E., Simonnet F., Sauquet H., Weston PH., Nadot S., Damerval C. . (2017) Characterization of CYCLOIDEA-like genes in Proteaceae, a basal eudicot family with multiple shifts in floral symmetry. Ann Bot, 3 (119) 367-378
  • Damerval C. , Nadot S.. (2017) Letter to the 21st century botanist: “What is a flower?” 6. The evo-devo of floral symmetry. Botany Letters, 3 (164) 193-196
  • Denis E., Kbiri N., Mary V., Claisse G., Conde e Silva N. , Kreis M., Deveaux Y. . (2017) WOX14 promotes bioactive gibberellin synthesis and vascular cell differentiation in Arabidopsis. Plant J., 3 (90) 560-572