Les changements quotidiens et saisonniers dans le cycle jour-nuit renforcent les changements correspondant en biologie et aux comportements par l'horloge circadienne. La recherche de l'UE a étudié comment les changements dans les gènes impliqués pourraient établir une différence dans le métabolisme végétal.
La variation naturelle des horloges circadiennes affecte les interactions entre les facteurs environnementaux et la chronologie d'importants processus physiologiques dans les plantes. Cela pourrait entraîner un génotype complexe découlant des interactions environnementales qui, à leur tour, produiraient des changements plus importants au niveau des métabolites.
Le projet NETWORK QTL MAPPING («Network QTL mapping of circadian clock») a cloné trois loci métaboliques contrôlant la variation circadienne dans la plante Arabidopsis. Ils ont également étudié les gènes homologues dans deux familles de la famille Brassica, Brassica oleracea (dont le chou et le brocoli) et Brassica rapa (navet et moutarde).
Les membres de l'équipe ont étudié les phénotypes y compris la date de montée des graines, le diamètre de la rosette et la période de floraison qui sont influencées par le contrôle des heures d'ensoleillement. Les métabolites secondaires étudiés incluent des glucosinolates et des composants phénoliques, des substances phytochimiques, qui seraient liées à l'activité des antioxydants.
Trois loci contrôlant la variation circadienne d'Arabidopsis Bay x Sha qui contrôle la période de floraison ont été clonés. Une cartographie à haute résolution et une identification de gènes candidats in silico ont été utilisées pour multiplier les trois gènes. Des marqueurs ont été développés pour déterminer les évènements de recombinaison et localiser les plus petites régions des loci testés, réduisant les régions à une trentaine de gènes.
En parallèle, le projet NETWORK QTL MAPPING a construit des réseaux pour tous les loci sur ces régions. Comme les gènes de la même voie ont des profils d'expression similaires dans des conditions temporelles et physiologiques différentes, les chercheurs ont connecté chaque gène candidat pour co-exprimer des gènes sur près de 1 400 tests effectués sur puces à ADN. Sur la base de cela, les chercheurs se sont ensuite penchés sur les gènes homologues de B. oleracea et B. rapa.
Trois gènes candidats pour la teneur en glucosinolates et cinq gènes candidats pour la période de floraison ont émergé et tous ont présenté des rythmes circadiens élevés. En utilisant des lignées mutantes et transgéniques, le projet a testé si les gènes contrôlaient la variabilité dans ces phénotypes. Tous les candidats pour la productivité de glucosinolates et deux gènes pour la période de floraison ont présenté le phénotype attendu.
Une vision claire de la biochimie des molécules à l'origine de l'accumulation des métabolites secondaires dans les cultures de salades et de légumes découlant de l'horloge circadienne pourrait être extrêmement important dans les programmes de culture. Les variétés Brassica comprennent également des variétés utilisées pour la production d'huile, de fourrage et de moutarde, et sont également importantes écologiquement pour les larves de papillon et les phalènes.
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