La pomme C2H2

Recherche en horticulture volume 8, Numéro d'article : 159 (2021) Citer cet article

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L'acide jasmonique (JA) joue un rôle important dans la régulation de la sénescence des feuilles. Cependant, les mécanismes moléculaires de la sénescence des feuilles du pommier (Malus domestica) restent insaisissables. Dans cette étude, nous avons constaté que MdZAT10, un facteur de transcription à doigt de zinc (TF) de type C2H2 chez la pomme, accélère considérablement la sénescence des feuilles et augmente l'expression des gènes liés à la sénescence. Pour explorer comment MdZAT10 favorise la sénescence des feuilles, nous avons effectué un criblage par chromatographie liquide/spectrométrie de masse. Nous avons constaté que MdABI5 interagit physiquement avec MdZAT10. MdABI5, un régulateur positif important de la sénescence des feuilles, a accéléré de manière significative la sénescence des feuilles du pommier. Il a été constaté que MdZAT10 améliore l'activité transcriptionnelle de MdABI5 pour MdNYC1 et MdNYE1, accélérant ainsi la sénescence des feuilles. De plus, nous avons constaté que l'expression de MdZAT10 était induite par le jasmonate de méthyle (MeJA), qui accélérait la sénescence des feuilles induite par la JA. Nous avons également constaté que la protéine MdBT2, sensible à JA, interagit directement avec MdZAT10 et réduit sa stabilité protéique par ubiquitination et dégradation, retardant ainsi la sénescence des feuilles médiée par MdZAT10. Pris ensemble, nos résultats fournissent de nouvelles informations sur les mécanismes par lesquels MdZAT10 régule positivement la sénescence des feuilles induite par JA chez le pommier.

La sénescence des feuilles des plantes, la dernière étape du développement des feuilles, s'accompagne d'une série de changements physiologiques et biochimiques, notamment la dégradation des organites intracellulaires et l'hydrolyse des macromolécules pour la relocalisation des nutriments et de l'énergie dans les tissus ou organes de stockage en développement1. Il est important de comprendre comment les plantes régulent le processus de sénescence pour éviter d’importantes pertes de rendement en agriculture. Le processus de sénescence des feuilles peut être déclenché et favorisé par des signaux environnementaux défavorables, notamment l’obscurité prolongée, la sécheresse et l’attaque d’agents pathogènes2,3,4, ainsi que par des facteurs endogènes tels que l’âge, le stade de développement et les hormones végétales5,6. La sénescence des feuilles inhibe la capacité photosynthétique et diminue ainsi la qualité et le rendement des cultures7,8. Par conséquent, retarder la sénescence des feuilles offre des avantages économiques potentiels7.

On sait que les hormones végétales affectent le moment de la sénescence des feuilles. Des hormones telles que l'acide abscissique (ABA), l'acide jasmonique, l'éthylène (ET) et l'acide salicylique (SA) accélèrent le processus de sénescence des feuilles, tandis que l'auxine, les cytokinines (CK) et l'acide gibbérellique (GA) retardent la sénescence des feuilles9. JA est une phytohormone dérivée des lipides qui est omniprésente dans le règne végétal et joue un rôle essentiel dans la régulation de multiples processus physiologiques chez les plantes, notamment la croissance des racines, la sénescence des feuilles et la réponse aux blessures et aux agents pathogènes10,11,12,13. Chez Arabidopsis, la teneur en JA endogène est plus élevée dans les feuilles sénescentes que dans les feuilles non sénescentes14. Conformément à cette teneur accrue en JA, plusieurs gènes impliqués dans la voie de biosynthèse de la JA, tels que LIPOXYGENASE 1/3/4 (LOX1/3/4) et ALLENE OXIDE CYCLASE 1 (AOC1), sont également nettement régulés positivement au cours de la sénescence des feuilles . En réponse à JA, les protéines JASMONATE ZIM-DOMAIN (JAZ) interagissent avec CORONATINE INSENSITIVE1 (COI1), un composant du complexe SCFCOI115,16. Les protéines JAZ sont ensuite dégradées par le protéasome 26S, libérant ainsi en aval des gènes sensibles à JA, tels que le facteur de transcription bHLH MYC216,17. MYC2 régule positivement la sénescence des feuilles induite par JA en activant directement l'expression du GÈNE ASSOCIÉ À LA SÉNESCENCE 29 (SAG29), et MYC2 interagit avec les TF bHLH03, 13, 14 et 17 du sous-groupe IIId de bHLH, qui régulent de manière antagoniste la sénescence des feuilles .

Un grand nombre d’études génétiques et transcriptomiques ont montré que les TF régulent le processus de sénescence des feuilles10,19. Certains TF jouent un rôle essentiel dans les réseaux de régulation de la sénescence des feuilles ; ces TF comprennent des membres des familles bHLH, NAC, MYB, WRKY, bZIP, doigt de zinc de type C2H2 et AP2⁄EREBP19,20. Les protéines à doigts de zinc (ZFP) de type C2H2 constituent une grande famille de régulateurs transcriptionnels chez les plantes21. Divers TF à doigts de zinc de type C2H2 sont connus pour être impliqués dans le développement des plantes et les réponses au stress . La plupart des ZFP contiennent un à quatre motifs QALGGH hautement conservés24. De plus, quelques ZFP contiennent des motifs de répression amphiphile (EAR) associés à l'ERF C-terminal, qui fonctionnent comme des répresseurs transcriptionnels . Plusieurs membres de la famille des TF à doigts de zinc de type C2H2 se sont révélés être régulés positivement ou négativement au cours de la sénescence naturelle des feuilles, ce qui indique que les TF à doigts de zinc de type C2H2 peuvent participer à la sénescence des feuilles. La protéine 2 à doigt de zinc d'Arabidopsis (AZF2), un TF à doigt de zinc de type C2H2, régule positivement la sénescence des feuilles déclenchée par l'âge .