Etude des mécanismes moléculaires sous-jacents la formation du tissu loculaire du fruit. // deciphering the molecular mechanisms underlying fruit locular tissue formation

Topic description

Le gel loculaire est une caractéristique typique des fruits charnus. Chez la tomate (Solanum lycopersicum), plante modèle pour l'étude du développement et de la maturation, le tissu loculaire occupe jusqu'à 59 % de la volume totale du fruit chez certains cultivars et, à cet égard, il est essentiel pour déterminer la structure des tissus du fruit.
La formation de ce tissu est un processus complexe impliquant une série de modifications anatomique, physiologiques et biochimiques qui ont un impact sur le développement, la maturation et donc la qualité du fruit. Globalement, le tissu loculaire est considéré comme étant issu du placenta et se développant autour des ovules, entourant ainsi les graines au cours de leur formation. Ce tissu subit une expansion importante, puis se transforme en un tissu homogène, gélatineux, composé de cellules géantes à parois fines. Mais jusqu'à présent on sait très peu de chose sur ce développement, notamment l'ontogenèse de ce tissue spécifique et sa régulation génétique et par des facteurs exogènes.
Cependant certains cultivars de tomates type « all-flesh » présentent une fermeté accrue ainsi qu'une meilleure conservation après la récolte, et semblent dépourvus de gel loculaire. Nos travaux précédents ont montré que SlMBP3 est un régulateur clé de la formation du tissu loculaire dans les fruits de tomate et qu'une délétion au niveau du promoteur de ce gène est à l'origine du caractère all-flesh (sans gel). L'altération de l'expression de SlMBP3 impacte la formation du gel loculaire, et présente aussi une modification importante du transcriptome du développement du fruit, suggérant que SlMBP3 influence la formation du gel loculaire en contrôlant l'expression des gènes de la division cellulaire et différentiation cellulaire.
En utilisant les ressources génétiques déjà disponibles dans l'équipe, certaines uniques telles que les lignées altérées dans l'expression du gène SlMBP3, ainsi que les variétés naturelles ou commerciales présentant une diversité phénotypique quant à la nature du tissu loculaire, le ou la doctorant(e) étudiera les mécanismes moléculaires contrôlant la formation du tissu loculaire. Il ou elle fera appel aux techniques de Single-cell RNAseq conventionnelle et/ou spatiale, microscopie, de cytométrie et de biochimie pour démontrer l'origine, la nature et mettre en évidence les étapes de développement tissulaire du gel, qui reste encore mal connu actuellement. Les outils de biologie moléculaire tels que la transcriptomique globale et single-cell, ainsi que le criblage simple et double hybride, permettront d'identifier les cibles et les partenaires des gènes clés de la détermination du tissu loculaire.
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Locular gel is a typical characteristic of fleshy fruits. In tomato (Solanum lycopersicum), a model plant for studying development and ripening, locular tissue occupies up to 59% of the total fruit volume in some cultivars and, in this respect, is essential for determining the structure of the fruit.
The formation of this tissue is a complex process involving a series of anatomical, physiological, and biochemical changes that impact fruit development, ripening and quality. Overall, locular tissue is considered to originate from the placenta and develop around the ovules, thus surrounding the seeds during their formation. This tissue undergoes significant expansion and then transforms into a homogeneous, gelatinous tissue composed of thin-walled giant cells. However, very little is known about this development, particularly the ontogeny of this specific tissue and its genetic and exogenous regulation. However, some all-flesh tomato cultivars appear to lack locular gel, exhibiting increased firmness and better post-harvest shelf life. Our previous work has shown that SlMBP3 is a key regulator of locular tissue formation in tomato fruits and that a deletion in the promoter of this gene is responsible for the all-flesh (gel-free) trait. Altered SlMBP3 expression impacts locular gel formation and also exhibits a significant modification of the fruit development transcriptome, suggesting that SlMBP3 influences locular gel formation by controlling the expression of cell division and differentiation genes.
Using the genetic resources already available within the team, some unique in the world such as lines altered in SlMBP3 gene expression, as well as natural and commercial varieties exhibiting phenotypic diversity in locular tissue nature, the PhD student will investigate the molecular mechanisms controlling locular tissue formation. He or she will use single-cell RNA sequencing conventional and/or spatial, microscopy, flow cytometry, and biochemistry techniques to demonstrate the origin and nature of the gel, and to highlight its tissue development stages, which remain poorly understood. Molecular biology tools such as global and single-cell transcriptomics, as well as single and two-hybrid screening, will allow for the identification of targets and partners of key genes involved in ocular tissue determination.
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Début de la thèse : 01/10/

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

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