Arabidopsis -Arabidopsis

Arabidopsis
Cresson de thalie ( Arabidopsis thaliana )
Classement scientifique
Royaume:	Plantes
Clade :	Trachéophytes
Clade :	Angiospermes
Clade :	Eudicots
Clade :	Rosides
Ordre:	Brassicales
Famille:	Brassicacées
Genre:	Arabidopsis Heynh. à Holl & Heynh.
Espèce type
Arabis thaliana L.
Espèce
Voir le texte
Synonymes
Cardaminopsis (CAMey.) Hayek

Arabidopsis ( cresson ) est un genre de la famille des Brassicacées . Ce sont de petites plantes à fleurs apparentées au chou et à la moutarde . Ce genre est d'un grand intérêt puisqu'il contient le cresson de thale ( Arabidopsis thaliana ), l'un des organismes modèles utilisés pour l'étude de la biologie végétale et la première plante à avoir séquencé l'intégralité de son génome. Les changements dans le cresson de thale sont facilement observés, ce qui en fait un modèle très utile.

Statut

Actuellement, le genre Arabidopsis compte neuf espèces et huit autres sous-espèces reconnues. Cette délimitation est assez récente et est basée sur les phylogénies morphologiques et moléculaires de O'Kane et Al-Shehbaz et d'autres.

Leurs découvertes confirment que l'espèce anciennement incluse dans Arabidopsis l'a rendu polyphylétique . La reclassification la plus récente déplace deux espèces précédemment placées dans Cardaminopsis et Hylandra et trois espèces d' Arabis dans Arabidopsis , mais exclut 50 qui ont été déplacées dans les nouveaux genres Beringia , Crucihimalaya , Ianhedgea , Olimarabidopsis et Pseudoarabidopsis .

Toutes les espèces d' Arabidopsis sont indigènes d' Europe , tandis que deux des espèces ont une large aire de répartition s'étendant également en Amérique du Nord et en Asie .

Au cours des deux dernières décennies, Arabidopsis thaliana a suscité beaucoup d'intérêt de la part de la communauté scientifique en tant qu'organisme modèle pour la recherche sur de nombreux aspects de la biologie végétale. L'Arabidopsis Information Resource (TAIR) est une source d'information en ligne organisée pour la recherche en biologie génétique et moléculaire d' Arabidopsis thaliana , et The Arabidopsis Book est une compilation en ligne de chapitres invités sur la biologie d' Arabidopsis thaliana . (Notez que depuis 2013 aucun autre chapitres seront publiés.) En Europe, le centre de ressources de l' organisme modèle pour Arabidopsis thaliana matériel génétique , la bio - informatique et biologie moléculaire des ressources (y compris GeneChips ) est le Stock Center Nottingham Arabidopsis (NASC) tandis qu'en Amérique du Nord matériel génétique les services sont fournis par l' Arabidopsis Biological Resource Center (ABRC) basé à l' Ohio State University . Le système de commande de l'ABRC a été intégré à la base de données TAIR en juin 2001, tandis que le NASC a toujours (depuis 1991) hébergé son propre système de commande et son navigateur génomique.

En 1982, l'équipage de la station spatiale soviétique Saliout 7 a fait pousser des Arabidopsis, devenant ainsi les premières plantes à fleurir et à produire des graines dans l'espace . Ils avaient une durée de vie de 40 jours. Des graines d' Arabidopsis thaliana ont été emportées sur la Lune sur l' atterrisseur Chang'e 4 en 2019, dans le cadre d'une expérience étudiante.

Arabidopsis est assez similaire au genre Boechera .

Liste des espèces et sous-espèces

• Arabidopsis arenicola (Richardson ex Hook.) Al-Shehbaz, Elven, DF Murray & SI Warwick—Cresson de roche arctique(Groenland,Labrador,Nunavut,Québec,Ontario,Manitoba,Saskatchewan)
• Arabidopsis arenosa (L.) Lawalrée-cresson de roche de sable
  • A. arenosa subsp. arenosa (Europe : originaire d'Autriche, de Biélorussie, de Bosnie-Herzégovine, de Bulgarie, de Croatie, de République tchèque, du nord-est de la France, d'Allemagne, de Hongrie, d'Italie du nord, de Lettonie, de Lituanie, de Macédoine, de Pologne, de Roumanie, de Slovaquie, de Slovénie, de Suisse et d'Ukraine ; naturalisé en Belgique, au Danemark, en Estonie, en Finlande, aux Pays-Bas, en Norvège, en Russie et dans l'ouest de la Sibérie et en Suède ; absent en Albanie, en Grèce, dans le centre et le sud de l'Italie et en Turquie)
  • A. arenosa subsp. borbasii (E Belgique, République tchèque, nord-est de la France, Allemagne, Hongrie, Pologne, Roumanie, Slovaquie, Suisse, Ukraine. Apparaît probablement au Danemark)
• Arabidopsis cebennensis (DC)(SEFrance)
• Arabidopsis croatica (Schott)(Bosnie,Croatie)
• Arabidopsis halleri (L.)
  • A. halleri subsp. halleri (Autriche, Croatie, République tchèque, Allemagne, N et C Italie, Pologne, Roumanie, Slovaquie, Slovénie, Suisse et S Ukraine. Probablement introduit dans le nord de la France et éteint en Belgique)
  • A. halleri subsp. ovirensis (Wulfen) (Albanie, Autriche, nord-est de l'Italie, Roumanie, Slovaquie, Slovénie, sud-ouest de l'Ukraine, Yougoslavie)
  • A. halleri subsp. gemmifera (Matsumura) (Extrême-Orient russe, nord-est de la Chine, Corée, Japon et Taïwan)
• Arabidopsis lyrata (L.) O'Kane & Al-Shehbaz—cresson alénois
  • A. lyrata subsp. lyrata (nord-est de la Russie européenne, Alaska, Canada (l'Ontario à l'ouest jusqu'en Colombie-Britannique) et le sud-est et le centre des États-Unis (Vermont au sud jusqu'au nord de la Géorgie et du Mississippi au nord jusqu'au Missouri et au Minnesota))
  • A. lyrata subsp. petraea (Linnaeus) O'Kane & Al-Shehbaz (Autriche, République tchèque, Angleterre, Allemagne, Hongrie, Islande, Irlande, Italie du Nord, Norvège, Russie (NW Russie, Sibérie et Extrême-Orient), Ecosse, Suède, Ukraine, Amérique du Nord boréale (Alaska et Yukon). Apparemment éteinte en Pologne)
  • A. lyrata subsp. kamchatica (Fischer ex DC) O'Kane et Al-Shehbaz (Alaska boréal, Canada (Yukon, district du Mackenzie, Colombie-Britannique, nord de la Saskatchewan), îles Aléoutiennes, Sibérie orientale, Extrême-Orient russe, Corée, nord de la Chine, Japon et Taïwan)
• Arabidopsis négligea (Schultes) (Montagnes des Carpates(Pologne, Roumanie, Slovaquie et Ukraine adjacente))
• Arabidopsis pedemontana (Boiss.)(nord-ouest de l'Italie et, vraisemblablement éteint, dans le sud-ouest adjacent de la Suisse)
• Arabidopsis suecica (frites) Norrlin, Meddel. (Fennoscandinavie et région baltique)
• Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. — lecresson de thale(aire de répartition indigène de presque toute l'Europe jusqu'en Asie centrale, maintenant naturalisé dans le monde entier)

Espèces reclassées

Les espèces suivantes précédemment placées dans Arabidopsis ne sont actuellement pas considérées comme faisant partie du genre.

Cytogénétique

L' analyse cytogénétique a montré que le nombre de chromosomes haploïdes (n) est variable et varie selon les espèces du genre :

A. thaliana a n=5 et le séquençage de l'ADN de cette espèce a été achevé en 2001. A. lyrata a n=8 mais certaines sous-espèces ou populations sont tétraploïdes. Diverses sous-espèces A. arenosa ont n=8 mais peuvent être soit 2n (diploïde) soit 4n (tétraploïde). A. suecica est n=13 (5+8) et est une espèce amphidiploïde issue de l'hybridation entre A. thaliana et A. arenosa diploïde .

A. Negliga est n=8, de même que les diverses sous-espèces d' A . halleri .

Depuis 2005, A. cebennensis , A. croatica et A. pedemontana n'ont pas fait l'objet d'études cytologiques.

Détection du quorum dans Arabidopsis

Cette section se concentrera sur les fonctions de détection de quorum avec Arabidopsis Thaliana et comment ce signal peut susciter une réponse comportementale et physiologique de la plante. Le quorum sensing (QS) est un mécanisme dans lequel de grands groupes de populations bactériennes peuvent communiquer et réguler l'expression des gènes. Arabidopsis Thaliana peut percevoir et répondre à de telles signalisations, la principale molécule contrôlant le QS chez les bactéries est la N-acyl homosérine lactones (AHL). Plusieurs fois, la détection du quorum chez les bactéries aura lieu pendant l'infection virale de la plante pour augmenter l'expression des gènes de virulence, ainsi que les bactéries qui sont en relation symbiotique avec la plante peuvent toujours utiliser QS pour communiquer entre elles. Des plantes comme Arabodopsis Thalinia ont des récepteurs spécialisés sur la membrane plasmique qui leur permettent d'entendre les signaux (AHL) ; cependant, le mécanisme exact de la perception n'est pas clair. En réponse à QS, les plantes peuvent imiter les signaux (AHL) avec de la furanone halogénée qui peut bloquer les signaux (AHL) et les imiter également dans les bactéries ; le mécanisme exact est encore à l'étude. De plus, les signaux AHL eux-mêmes sont capables d'entraîner des réponses de la plante telles qu'une croissance accrue et/ou des mécanismes de résistance accrus, alors qu'il semble également exister un lien entre la longueur du carbone (AHL) et la réponse de la plante.

Ainsi, comme mentionné précédemment, les molécules les plus influentes dans le quorum sensing sont les N-acyl homosérine lactones (AHL). Il existe de nombreux types d'AHL, dont l'un est appelé "N-hexanoyl-DL-HSL à chaîne courte" (C6-HSL). Il a été démontré que lorsque les racines d'A. thaliana sont exposées à C6-HSL, la longueur des racines est significativement augmentée de 1,2 fois, 14 jours après l'inoculation. Cependant, certains autres AHL tels que les lactones d'homosérine à longue chaîne n'ont pas cet effet sur la croissance des racines. Certains AHL tels que (C6-HSL) jouent un rôle dans la physiologie de la régulation de la croissance des racines. En effet, l'exposition à ce type d'AHL entraîne en réalité une diminution de la croissance racinaire. Le contact de la C6-HSL avec les racines d'A. thaliana entraîne des modifications transcriptionnelles spécifiques qui conduisent à une croissance accrue des cellules racinaires. Les gènes qui régulent la croissance cellulaire en produisant différents niveaux d'hormone de croissance, en particulier l'auxine, sont régulés à la hausse par cette AHL. L'IAA induit l'expression génique des H+-ATPases et aide à transporter ces H+ pompés vers la paroi cellulaire. Cela diminue le pH dans la paroi cellulaire lorsque des protons sont pompés, ce qui active les protéines en expansion. Cela augmente l'extensibilité de la paroi cellulaire et stimule ainsi l'extension de la paroi cellulaire. Cela se produit parce que le relâchement de la paroi cellulaire permet à la pression de turgescence d'étendre la longueur de la cellule, entraînant une croissance globale des racines. Il est important de noter cependant qu'il n'y a pas de différences significatives dans la croissance des feuilles lorsqu'elles ont été exposées à différents AHL, même C6-HSL. Cela étant dit, d'autres AHL peuvent avoir des fonctions différentes dans la détection du quorum, telles que l'induction de changements transcriptionnels liés à la défense.

Les AHL induisant la défense chez A. thaliana présentaient des caractéristiques différentes par rapport aux AHL induisant la croissance chez A. thaliana. Lorsque A. thaliana traité avec C14-HSL et C12-HSL sont comparés dans l'exposition aux bactéries Pseudomonas syringae, A. thaliana traité avec des dérivés C14-HSL présentait des nombres d'unités formant des colonies plus petits, conférant une résistance bactérienne plus forte à A. thaliana. Cela montre que les AHL à longue chaîne induisent une résistance aux agents pathogènes, contrairement aux AHL à chaîne courte induisant la croissance. Cependant, il est important de noter que la résistance induite par l'AHL à longue chaîne n'était efficace que contre les agents pathogènes biotrophes et hémibiotrophes. On suppose que la protéine kinase activée par les mitogènes (MAPK) joue un rôle dans la résistance en transduisant les stimuli externes en réponses extracellulaires. Néanmoins, davantage d'études sont nécessaires pour spéculer davantage sur le mécanisme précis de la résistance induite par l'AHL.

Une molécule QS importante (autoinducteur) comme discuté précédemment est l'AHL qui est produit proportionnellement au nombre de cellules dans la colonie de bactéries. Une fois produite, A. thaliana possède des récepteurs précis pour différents AHL afin d'induire différentes interactions qui dépendent de la reconnaissance du cycle lactone, du groupe amide et de la longueur de la chaîne des acides gras. Les défenses qui peuvent être induites par la détection de l'AHL par son récepteur apparenté sont la production d'éthylène, d'acide salicylique et d'acide jasmonique. Bien que le mécanisme/la voie de ces réponses ne soient pas encore complètement compris pour A. Thaliana, la réponse de production d'acide jasmonique et d'acide salicylique et aux côtés d'éthylène permet un déplacement de l'attention de la croissance des plantes vers la défense contre les bactéries. La production d'acide jasmonique, d'acide salicylique et d'éthylène agit sur la défense contre les bactéries et l'acide jasmonique pour la racine et les pousses, l'acide salicylique pour l'induction d'une résistance acquise locale et systémique contre différentes bactéries, et l'éthylène module les réponses immunitaires de la plante. Dans l'ensemble, il est évident que des plantes telles que A. thaliana, capables de détecter la signalisation du quorum, peuvent utiliser cela à leur avantage en augmentant les défenses contre les bactéries pathogènes. De plus, être capable de détecter différents types de QS permet à A. thaliana d'augmenter certains facteurs de croissance, tous avantageux lors de la croissance dans un environnement compétitif.

Les références

Lectures complémentaires

• Al-Shehbaz, IA, O'Kane, Steve L. (2002). Taxonomie et phylogénie d'Arabidopsis (Brassicaceae). Le livre d'Arabidopsis : 1-22.
• Ceccato, Luca ; Masiero, Simona; Sinha Roy, Dola; Bencivenga, Stefano; Roig-Villanova, Irma ; Ditengou, Franck Anicet ; Palme, Klaus ; Simon, Rudiger ; Colombo, Lucie (2013-06-17). Grebe, Markus (éd.). " Le contrôle maternel de PIN1 est requis pour le développement des gamétophytes femelles chez Arabidopsis ". PLoS ONE . 8 (6) : e66148. doi : 10.1371/journal.pone.0066148. ISSN  1932-6203. PMC  3684594. PMID  23799075.
• O'Kane Jr, SL, et Al-Shehbaz, IA (1997). Un synopsis d'Arabidopsis (Brassicaceae): Novon 7: 323-327.
• O'Kane Jr, SL, et Al-Shehbaz, IA (2003). Position phylogénétique et limites génériques d'Arabidopsis (Brassicaceae) basées sur des séquences d'ADN ribosomique nucléaire : Annals of the Missouri Botanical Garden 90 (4) : 603-612.
• "Le livre d'Arabidopsis" . Société américaine des biologistes végétaux . 2019-04-13 . Récupéré le 2021-08-14 . (Notez qu'en 2013, l'ASPB a décidé d'arrêter de publier de nouveaux chapitres.)