GE2MorF - Genetics, Epigenetics and Evolution of the Floral Morphogenesis

 14/12/2022 -  GQE
Evolution of mechanisms underlying the morphological diversity of flowers with a focus on petals and the symmetry of the perianth. Role of perianth diversity for adaptation and speciation.

Head :
Yves Deveaux (UPSay)

Genetics, Epigenetics and Evolution of the Floral Morphogenesis

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 aux eudicotylédones dites basales, c’est-à-dire le grade qui diverge de l’ancêtre commun avant l’émergence des eudicotylédones dérivées qui regroupent près de 75% des espèces d’angiospermes actuelles. Ces clades sont une réserve de diversité dont l’étude permet de mieux comprendre comment les mécanismes qui contrôle la formation des organes floraux ont évolué. Nous adoptons une approche comparative dans un cadre phylogénétique (évo-dévo), pour comprendre l’évolution et l’origine de deux caractères floraux, la symétrie florale et la forme des pétales.

Recherches

Nous caractérisons le périanthe du point de vue de sa structure et de son développement et recherchons les mécanismes moléculaires associés. Nous mettons en œuvre des méthodes d’imagerie (microscopie optique, à balayage), et des approches de type gènes candidats et sans a priori basées sur la transcriptomique haut débit. Nous faisons également appel à des méthodes d’analyse fonctionnelle (analyse de marques épigénétiques, interactions protéines-protéines, inactivation de gènes, transformation) et de reconstruction de l’histoire évolutive de familles multigéniques (phylogénies, détection de signature de sélection). L’équipe a en particulier une expertise dans l’analyse de la diversification fonctionnelle des familles de facteur de transcription TCP et WOX. Elle s’intéresse plus particulière à leur implication dans le contrôle de la morphogenèse de la fleur et de la hampe florale (Ref [3, 7]).

Nos travaux concernent :

  • L’évolution de la symétrie florale, et la recherche des gènes impliqués avec un focus particulier sur la famille de facteurs de transcription TCP (Coll. S. Nadot). Ref [1, 4, 6, 9])

  • Dans le cadre d’une collaboration internationale (S. Nadot, ESE, France ; D. Sokoloff, LMSU, Russie), nous cherchons à comprendre l’origine de la large diversité d’organisations des organes reproducteurs (polymérie) rencontrée chez les Araliacées.

  • L’analyse fine du développement des pétales chez quelques espèces de Ranunculaceae (Coll. F. Jabbour, S. Gerber, MNHN). Ref [5]

pétales de nigelle

  • La caractérisation des bases génétiques et moléculaires d’un dimorphisme floral chez la nigelle de Damas, et l’analyse des mécanismes de régulation du gène impliqué, un gène de la fonction B dans les morphes avec et sans pétales. Ref [8].

  • L’inactivation fonctionnelle des gènes de fonction B chez la nigelle et la complémentation de mutants d’Arabidopsis afin d’apprécier le degré de conservation fonctionnelle.

  • L’identification des cibles du gène NdAP3-3 au cours du développement floral de nigelle par RNA-seq, et la comparaison avec les gènes identifiés dans les espèces modèles (Coll. D. Manicacci (DyGAP), J. Joets, H. Belcram (ABI), Plateforme POPS (IPS2)).

  • La caractérisation des orthologues de gènes impliqués dans le développement du pétale de nigelle chez d’autres espèces de Ranunculaceae et l’analyse de leur évolution moléculaire (Coll. J. Joets (ABI), S. Nadot, O. Chauveau(ESE)).

Members

  • Natalia Conde E Silva, Assistant Professor (UPSay)
  • Catherine Damerval, Senior Investigator (CNRS)
  • Yves Deveaux, Group leader, Associate Professor (UPSay)
  • Martine Le Guilloux, Technician (CNRS)
  • Agnès Rousselet, Technician (INRAE)

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