Dans les cultures de céréales et de légumineuses, la taille des organes végétaux, notamment des graines, est étroitement liée au rendement final. Cependant, les mécanismes moléculaires qui sous-tendent le contrôle de la taille des organes chez les légumineuses sont encore mal compris.
Dans une étude antérieuredes chercheurs du Jardin botanique tropical de Xishuangbanna (XTBG) de l’Académie chinoise des sciences ont caractérisé un régulateur clé, la protéine F-box MINI ORGAN1 (MIO1)/SMALL LEAF AND BUSHY1 (SLB1), qui contrôle la taille des organes végétaux dans la légumineuse modèle. Medicago truncatula.
Dans une nouvelle étude publiée dans Physiologie plantaire, les chercheurs ont étudié plus en détail comment la protéine MIO1 régule la taille des organes. Ils ont effectué un criblage de bibliothèque de levures et isolé un interactionur potentiel, MtKIX8, en utilisant MIO1 comme appât.
L’interaction entre MIO1 et MtKIX8 a en outre été confirmée par des tests Y2H, BiFC, de complémentation de luciférase fractionnée et de pull-down. Les analyses phylogénétiques ont indiqué que MtKIX8 était fortement homologue à Arabidopsis KIX8, qui régule négativement la taille des organes.
La PCR quantitative par transcription inverse et l’hybridation in situ ont montré que MtKIX8 est exprimé dans la plupart des organes en développement. Ils ont également découvert que MtKIX8 sert d’adaptateur moléculaire essentiel, facilitant les interactions avec les protéines BIG SEEDS1 (BS1) et MtTOPLESS (MtTPL) chez M. truncatula.
Les résultats de Y2H ont montré que MtKIX8 interagit également directement avec BS1 et MtTOPLESS (MtTPL), suggérant que MtKIX8 réprime la taille des organes en formant le complexe répresseur conservé chez M. truncatula.
Les chercheurs ont ensuite cherché à vérifier la fonction du gène MtKIX8 chez M. truncatula. Ils ont effectué un criblage génétique inverse pour identifier le mutant hébergeant le rétrotransposon Tnt1 dans le locus du gène MtKIX8. Ils ont observé que le mutant mtkix8 produisait des feuilles et des graines agrandies. Lorsque MtKIX8 a été exprimé de manière ectopique chez Arabidopsis, il a sauvé le phénotype d’augmentation de la taille des organes du mutant kix8.
L’étude démontre que MtKIX8 joue un rôle important et conservé dans la régulation de la taille des organes, et qu’il constituerait un lieu prometteur pour la sélection moléculaire des légumineuses.
« Notre étude fournit un gène cible utile pour la future amélioration génétique du fourrage et des cultures de légumineuses », a déclaré Chen Jianghua de XTBG.
Plus d’information:
Yawen Mao et al, Le module MIO1‐MtKIX8 régule la taille des organes chez Medicago truncatula, Physiologie plantaire (2023). DOI : 10.1111/ppl.14046