Jean Danyluk

La croissance des plantes et la productivité agricole sont grandement affectées par les stress abiotiques et biotiques. Pour survivre à ces stress, les plantes s’adaptent en induisant l’expression de plusieurs gènes. Les études effectuées ces dernières années ont montré l’importance de plusieurs membres de la famille de facteurs de transcription AP2/ERF dans le développement de la tolérance aux stress abiotiques et biotiques. Durant l’évolution de plantes monocotylédones et dicotylédones, les gènes de cette famille ont été la cible de plusieurs étapes successives de duplication et de divergence. Ces évènements peuvent maintenant se refléter par des différences subtiles au niveau de leurs caractéristiques structurales et fonctionnelles. Notre équipe de recherche utilise le blé comme modèle pour étudier la fonction, la régulation ainsi que la contribution de chaque facteur AP2/ERF dans le développement de la tolérance au stress. Les connaissances acquises sur le rôle des différentes protéines AP2/ERF et des facteurs régulant leur activité permettront de développer de nouvelles stratégies pour améliorer la tolérance au stress de différentes espèces végétales d’importance économique.

Études fonctionnelles sur les facteurs CBF et AP2/ERF du blé

Chez les plantes modèles Arabidopsis et riz, la famille AP2/ERF est composée d’une centaine de facteurs divisés respectivement en 12 et 15 groupes. Plusieurs de ces groupes peuvent être divisés en sous-groupes. Le sous-groupe IIIc contient les protéines CBF qui sont impliquées dans le développement de la tolérance au froid. Les travaux révèlent que toutes les plantes possèdent ces facteurs mais que leur nombre et régulation peuvent différer. Notre analyse des gènes CBF présents chez les monocotylédones montre que le blé contient jusqu’à 25 gènes qui sont subdivisés en au moins 10 groupes dont les membres démontrent des caractéristiques structurales spécifiques. Six de ces groupes contiennent 18 gènes CBF de blé qui se retrouvent spécifiquement chez les céréales acclimatées aux zones tempérées. Nous croyons que l’amplification et la spécificité fonctionnelle des différents groupes sont à la base des capacités de tolérance accrues retrouvées chez ces espèces. Nous développons présentement des projets de recherche axés sur l’étude fonctionnelle de ces facteurs. Nous visons à identifier leur spécificité d’expression, le motif de liaison cis préféré, les gènes cibles activés par un facteur (régulons), leur capacité d’activer la transcription de gènes ainsi que les partenaires d’interaction et leur contribution au développement de la tolérance.

Plusieurs autres groupes/sous-groupes de la famille AP2/ERF sont impliqués dans la réponse aux stress abiotiques et biotiques chez les plantes. Nous avons commencé l’identification et la classification des gènes de blé appartenant à ces autres groupes. Dans les prochaines années, nous prévoyons cibler certains de ces facteurs pour une caractérisation plus détaillée de leurs propriétés. Ces études nous renseignerons sur l’évolution de ces autres groupes/sous-groupes chez les céréales tempérées, les propriétés importantes pour leur fonction et leur contribution au développement de la tolérance aux stress.

Régulation des groupes CBF chez les céréales tempérées

Nos analyses portant sur l’expression de gènes CBF du blé ont démontré plusieurs types de régulation dont l’expression constitutive, l’expression inductible par le froid ainsi que l’expression influencée par le cycle diurnal et le stade développemental du cultivar. Ces expériences ont démontré que l’expression des CBF est modulée par plusieurs voies de signalisation. Dans le but de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans cette régulation, nous proposons d’identifier et caractériser les facteurs modulant l’expression différentielle des gènes CBF. L’identification de ces facteurs sera réalisée en identifiant les facteurs interagissant avec le promoteur ou la protéine CBF et de façon ciblée en caractérisant des modulateurs identifiés comme importants chez d’autres espèces. Ces projets contribueront à l’avancement des connaissances fondamentales des mécanismes de régulation des CBF et permettront ainsi de définir des stratégies appropriées pour l’induction de plusieurs groupes de CBF.