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Développement de la graine

Personnel du RDP

Gwyneth INGRAM

gwyneth.ingram
(33) 4 26 23 39 78
DR2 CNRS

Peter ROGOWSKY

Peter.Rogowsky
(33) 4 72 72 86 07
DR1 INRA

Thomas WIDIEZ

thomas.widiez
(33) 4 72 72 86 08
CR1 INRA

Nathalie DEPEGE-FARGEIX

Nathalie.Depege
(33) 4 72 72 89 85
MC UCBL

Audrey CREFF

audrey.creff
(33) 4 72 72 89 85
IE CNRS

Jérome LAPLAIGE

jerome.laplaige
04 72 72 86 07
CDD IE INRA

Ghislaine GENDROT

ghislaine.gendrot
(33) 4 72 72 86 07
AI INRA

Christelle RICHARD

christelle.richard
(33) 4 72 72 85 91
CDD AI INRA

Edwige DELAHAYE

edwige.delahaye1
(33) 4 72 72 85 91
CDD AI INRA

Sophy CHAMOT

sophy.chamot
(33) 4 72 72 86 14
TCE CNRS

Anne Charlotte MARSOLLIER

AGPR

Douglas PYOTT

Postdoc

Laurine GILLES

laurine.gilles
04 72 72 39 59
Thèse

Nicolas DOLL

nicolas.doll
04 72 72 86 10
Thèse

Jeanne Loue MANIFEL

jeanne.loue-manifel
Thèse



2018


Ingram G, North H, Lepiniec L. "Seeds as perfect factories for developing sustainable agriculture". Plant Reproduction https://doi.org/10.1007/s00497-018-0340-7 (2018)
PMID : 29934741

Marsollier AC, Ingram G. "Getting physical : invasive growth events during plant development.". Curr Opin Plant Biol. (2018)
PMID : 29981931

Lang D, Ullrich KK, Murat F, Fuchs J, Jenkins J, Haas FB, Piednoel M, Gundlach H, Van Bel M, Vives Cobo, Morata J, Symeonidi A, Hiss M, Meyberg R, Muchero W, Kamisugi Y, Saleh O, Blanc G, Decker EL, van Gessel N, Grimwood J, Hayes R, Graham SW, Gunter LE, McDaniel S, Hoernstein SNW, Larsson A, Li FW, Phillips J, Ranjan P, Rokshar DS, Rothfels CJ, Schneider L, Shu S, Stevenson DW, Thümmler F, Tillich M, Villarreal JCA, Widiez T, Wong GKS, Wymore A, Zhang Y, Zimmer AD, Quatrano RS, Mayer KFX, Goodstein D, Casacuberta JM, Vandepoele K, Reski R, Cuming AC, Tuskan J, Maumus F, Salse J, Schmutz J, Rensing SA. "The P. patens chromosome-scale assembly reveals moss genome structure and evolution". Plant Journal (2018)
PMID : 29237241

Darracq A, Vitte C, Nicolas S, Duarte J, Pichon JP, Mary-Huard T, Chevalier C, Bérard A, Le Paslier MC, Rogowsky P, Charcosset A, Joets J. "Sequence analysis of European maize inbred line F2 provides new insights into molecular and chromosomal characteristics of presence/absence variants". BMC Genomics. (2018)
PMID : 29402214

Eriksson D, Harwood W, Hofvander P, Jones H, Rogowsky P, Stöger E, Visser RGF. "A Welcome Proposal to Amend the GMO Legislation of the EU". Trends in Biotechnology in press Elsevier (2018)
PMID : 29807731

Malivert A, Hamant O, Ingram G. "The contribution of mechanosensing to epidermal cell fate specification.". Curr Opin Genet Dev. (2018)
PMID : 30006098

2017


"Ingram GC. Dying to live : cell elimination as...". (2017)
Ingram GC.
Dying to live : cell elimination as a developmental strategy in angiosperm seeds.
J Exp Bot. [PMID : 27702990]

"Meyer HM, Teles J, Formosa-Jordan P, Refahi...". (2017)
Meyer HM, Teles J, Formosa-Jordan P, Refahi Y, San-Bento R, Ingram G, Jönsson H, Locke JC, Roeder AH.
Fluctuations of the transcription factor ATML1 generate the pattern of giant cells in the Arabidopsis sepal
Elife. 2017 [PMID : 28145865]

"Doll MN, Depège-Fargeix N, Rogowsky PM, Widiez...". (2017)
Doll MN, Depège-Fargeix N, Rogowsky PM, Widiez T.
Signaling in early maize kernel development
Molecular Plant. 2017 [PMID : 28267956]

"Gilles LM, Khaled A, Laffaire JB, Chaignon S,...". (2017)
Gilles LM, Khaled A, Laffaire JB, Chaignon S, Gendrot G, Laplaige J, Bergès H, Beydon G, Bayle V, Barret P, Comadran J, Martinant JP, Rogowsky PM, Widiez T.
Loss of pollen-specific phospholipase NOT LIKE DAD triggers gynogenesis in maize
EMBO J. 2017 [PMID : 28228439]
Featured in EMBO J ; INRA ; CNRS ; ENS de Lyon

"Amanda D, Doblin MS, Galletti R, Bacic A,...". (2017)
Amanda D, Doblin MS, Galletti R, Bacic A, Ingram GC, Johnson KL
Regulation of Cell Wall Genes in Response to DEFECTIVE KERNEL1 (DEK1)-Induced Cell Wall Changes.
Plant Signal Behav [PMID : 28692330]

"Moussu SA, Doll NM, Chamot S, Brocard L,...". (2017)
Moussu SA, Doll NM, Chamot S, Brocard L, Creff A, Fourquin C, Widiez T, Nimchuk ZL, Ingram GC.
ZHOUPI and KERBEROS Mediate Embryo/Endosperm Separation by Promoting the Formation of an Extra-Cuticular Sheath at the Embryo Eurface.
Plant Cell [PMID : 28696222]

"Ingram G, Nawrath C. The roles of the cuticle...". (2017)
Ingram G, Nawrath C. The roles of the cuticle in plant development : organ adhesions and beyond. J Exp Bot. [PMID : 28992283]

"Tran D, Galletti R, Neumann ED, Dubois A,...". (2017)
Tran D, Galletti R, Neumann ED, Dubois A, Sharif-Naeini R, Geitmann A, Frachisse JM, Hamant O, Ingram GC A mechanosensitive Ca2+ channel activity is dependent on the developmental regulator DEK1. Nat Commun. [PMID : 29044106]

"Gilles LM, Martinant JP, Rogowsky PM, Widiez...". (2017)
Gilles LM, Martinant JP, Rogowsky PM, Widiez T. Haploid induction in plants. Current Biology [PMID : 29065285]

"Widiez, T., Ingram, G. C. & Gutierrez-Marcos,...". (2017)
Widiez, T., Ingram, G. C. & Gutierrez-Marcos, J. Embryo-Endosperm-Sporophyte Interaction in Maize Seeds. in Maize Kernel Development 95–107 (Brian A. Larkins, 2017). [Link to the book]

"Amanda D, Doblin MS, MacMillan CP, Galletti...". (2017)
Amanda D, Doblin MS, MacMillan CP, Galletti R, Golz JF, Bacic A, Ingram GC, Johnson KL. Arabidopsis DEFECTIVE KERNEL1 regulates cell wall composition and axial growth in the inflorescence stem. Plant Direct [Link]

"Youssef D, Nihou A, Partier A, Tassy C, Paul...". (2017)
Youssef D, Nihou A, Partier A, Tassy C, Paul W, Rogowsky PM, Beckert M and Barret P. Induction of targeted deletions in transgenic bread wheat (Triticum aestivum L.) using customised meganuclease.
Plant Mol Biol Rep [Link to]

2016


"Delude C, Moussu S, Joubès J, Ingram G and...". (2016)
Delude C, Moussu S, Joubès J, Ingram G and Domergue F.
Plant surface lipids and epidermis development. Lipids in Plant and Algae Development. Subcell Biochem. [PMID : 27023240]

"Ingram G, Fujiwara T. Special Focus Issue on...". (2016)
Ingram G, Fujiwara T.
Special Focus Issue on Plant Responses to the Environment.
Plant Cell Physiol. [PMID : 2016 27091852]

"Fourquin C, Beauzamy L, Chamot S, Creff A,...". (2016)
Fourquin C, Beauzamy L, Chamot S, Creff A, Goodrich J, Boudaoud A, Ingram G.
Mechanical stress mediated by both endosperm softening and embryo growth underlies endosperm elimination in Arabidopsis seeds.
Development. [PMID : 27287798]

"Beauzamy L, Fourquin C, Dubrulle N, Boursiac...". (2016)
Beauzamy L, Fourquin C, Dubrulle N, Boursiac Y, Boudaoud A, Ingram G.
Endosperm turgor pressure decreases during early Arabidopsis seed development.
Development. [PMID : 27287811]

"Galletti R, Verger S, Hamant O, and Ingram G....". (2016)
Galletti R, Verger S, Hamant O, and Ingram G.
Developing a ‘thick skin’ : a paradoxical role for mechanical tension in maintaining epidermis integrity ?
Development. [PMID : 27624830]

"Sucher J, Boni R, Yang P, Rogowsky P, Kumlehn...". (2016)
Sucher J, Boni R, Yang P, Rogowsky P, Kumlehn J, Krattinger SG, Keller B.
The durable wheat disease resistance gene Lr34 confers common rust and northern corn leaf blight resistance in maize. Plant Biotech J. [PMID : 27734576]

"Amanda D, Doblin MS, Galletti R, Bacic A,...". (2016)
Amanda D, Doblin MS, Galletti R, Bacic A, Ingram GC, Johnson KL.
DEFECTIVE KERNEL1 (DEK1) regulates cell walls in the leaf epidermis Plant Physiol. 2016 [PMID : 27756823]

2015


"Creff A, Brocard L, Ingram G. A mechanically...". (2015)
Creff A, Brocard L, Ingram G.
A mechanically sensitive cell layer regulates the physical properties of the Arabidopsis seed coat.
Nat Commun. 2015 [PMID : 25702924]

"Galletti R, Johnson KL, Scofield S, San-Bento...". (2015)
Galletti R, Johnson KL, Scofield S, San-Bento R, Watt AM, Murray JA, Ingram GC.
DEFECTIVE KERNEL 1 promotes and maintains plant epidermal differentiation. Development. 2015 [PMID : 25953348]

"McLaughlin JE, Bin-Umer MA, Widiez T, Finn D,...". (2015)
McLaughlin JE, Bin-Umer MA, Widiez T, Finn D, McCormick S, Tumer NE.
A Lipid Transfer Protein Increases the Glutathione Content and Enhances Arabidopsis Resistance to a Trichothecene Mycotoxin. [PMID : 26057253]

"Grimault A, Gendrot G, Chaignon S, Gilard F,...". (2015)
Grimault A, Gendrot G, Chaignon S, Gilard F, Tcherkez G, Thévenine J, Dubreucq B, Depège-Fargeix N, Rogowsky PM.
Role of B3 domain transcription factors of the AFL family in maize kernel filling. Plant Science. 2015 [PMID : 26025525]

"Grimault A, Gendrot G, Chaignon S, Gilard F,...". (2015)
Grimault A, Gendrot G, Chaignon S, Gilard F, Tcherkez G, Thévenine J, Dubreucq B, Depège-Fargeix N, Rogowsky PM.
Role of B3 domain transcription factors of the AFL family in maize kernel filling. Plant Science. 2015 [PMID : 26025525]

"La Rocca N, Manzotti PS, Cavaiuolo M,...". (2015)
La Rocca N, Manzotti PS, Cavaiuolo M, Barbante A, Dalla Vecchia F, Gabotti D, Gendrot G, Horner DS, Krstajic J, Persico M, Rascio N, Rogowsky P, Scarafoni A, Consonni G.
The maize fused leaves1 (fdl1) gene controls organ separation in the embryo and seedling shoot and promotes coleoptile opening.
J Exp Bot. 2015 [PMID : 26093144]

"Ingram G and Gutierrez-Marcos J. Peptide...". (2015)
Ingram G and Gutierrez-Marcos J.
Peptide signalling during angiosperm seed development.
J Exp Bot. 2015 [PMID : 26195729]

"Galletti R and Ingram GC. Communication is...". (2015)
Galletti R and Ingram GC.
Communication is key : reducing DEK1 activity reveals a link between cell-cell contacts and epidermal cell differentiation status.
Communicative & Integrative Biology, 2015 [PMID : 27064205]

"Grimault A, Gendrot G, Chamot S, Widiez T,...". (2015)
Grimault A, Gendrot G, Chamot S, Widiez T, Rabillé H, Gérentes M-F, Creff A, Thévenin J, Dubreucq B, Ingram GC, Rogowsky PM, and Depège-Fargeix, N.
ZmZHOUPI, an endosperm-specific bHLH transcription factor involved in maize seed development.
Plant J. 2015 [PMID : 26361885]

"Sosso D, Luo D, Li QB, Sasse J, Yang J,...". (2015)
Sosso D, Luo D, Li QB, Sasse J, Yang J, Gendrot G, Suzuki M, Koch KE, McCarty DR, Chourey PS, Rogowsky PM, Ross-Ibarra J, Yang B, Frommer WB.
Seed filling in domesticated maize and rice depends on SWEET-mediated hexose transport.
Nat Genet. 2015 [PMID : 26523777]

"Rousseau D*, Widiez T*, Di Tommaso S, Rositi...". (2015)
Rousseau D*, Widiez T*, Di Tommaso S, Rositi H, Adrien J, Maire E, Langer M, Olivier C, Peyrin F, Rogowsky P.
Fast virtual histology using X-ray in-line phase tomography : application to the 3D anatomy of maize developing seeds.
Plant Methods. 2015 [PMID:26688690]

2014


"San-Bento R, Farcot E, Galletti R, Creff A,...". (2014)
San-Bento R, Farcot E, Galletti R, Creff A, Ingram G.
Epidermal identity is maintained by cell-cell communication via a universally active feedback-loop in Arabidopsis thaliana. Plant Journal [PMID : 24147836]

"Denay G, Creff A, Moussu S, Wagnon P, Thévenin...". (2014)
Denay G, Creff A, Moussu S, Wagnon P, Thévenin J, Gérentes MF, Chambrier P, Dubreucq B, Ingram G.
Endosperm breakdown in Arabidopsis requires heterodimers of the basic helix-loop-helix proteins ZHOUPI and INDUCER OF CBP EXPRESSION Development. 2014 [PMID : 24553285]

"Smolarkiewicz M, Skrzypczak T, Michalak M,...". (2014)
Smolarkiewicz M, Skrzypczak T, Michalak M, Leśniewicz K, Walker JR, Ingram G, Wojtaszek P.
Gamma-secretase subunits associate in intracellular membrane compartments in Arabidopsis thaliana. J Exp Bot. 2014 [PMID:24723404]

2013


"Waters, A., Creff, A., Goodrich, J., and...". (2013)
Waters, A., Creff, A., Goodrich, J., and Ingram, G. (2013). "What we’ve got here is failure to communicate" : Zou mutants and endosperm cell death in seed development. Plant Signal Behav.

"Xing, Q., Creff, A., Waters, A., Tanaka, H.,...". (2013)
Xing, Q., Creff, A., Waters, A., Tanaka, H., Goodrich, J., and Ingram, G.C. (2013). ZHOUPI controls embryonic cuticle formation via a signalling pathway involving the subtilisin protease ABNORMAL LEAF-SHAPE1 and the receptor kinases GASSHO1 and GASSHO2. Development 140, 770-779.

"Moussu S, San-Bento R, Galletti R, Creff A,...". (2013)
Moussu S, San-Bento R, Galletti R, Creff A, Farcot E, Ingram G.
Embryonic cuticle establishment : The great (apoplastic) divide. Plant Signal Behav. 2014 [PMID : 24398513]



L’équipe s’intéresse aux mécanismes moléculaires et génétiques qui gouvernent le développement de la graine (embryon, albumen, téguments) chez la plante modèle Arabidopsis et une espèce d’intérêt agronomique, le maïs. L’embryon comme l’albumen se développe à partir d’une seule cellule en un organisme pluricellulaire fortement différencié, tout en ajustant sa croissance à celle des autres parties de la graine. Tandis que des centaines de gènes sont impliqués dans ces processus, seulement une petite partie est connue aujourd’hui. Le défi consiste donc à identifier de nouveaux gènes qui gouvernent ces processus et à comprendre leur fonction et leur régulation. La finalité de ce travail est la modification génétique de la graine pour mieux répondre aux exigences d’une agriculture durable, soit par implication de la transgenèse, soit par sélection assistée par marqueur.

Projets en cours

- Régulation transcriptionnelle du développement de la graine
- Réseau de gènes régulé par ZHOUPI chez Arabidopsis et le maïs
- Communications entre enveloppe-albumen-embryon
- Caractérisation de la protéine DEK1 chez Arabidopsis et le maïs
- Clonage positionnel du locus gim (gynogenesis in maize)
- Transgenèse du maïs


Régulation transcriptionnelle du développement de la graine

Les grains des céréales sont une ressource majeure pour la nutrition mondiale, la chimie verte et la production d’énergie alternative. Par conséquent, la compréhension de la formation des grains chez les céréales et, en particulier, de la fonction et la régulation des gènes impliqués, est stratégique pour une sélection variétale ambitieuse.
Le grain est un système biologique complexe composé de trois compartiments (enveloppe, embryon, albumen) qui subit des changements profonds lors de son développement caractérisé par trois étapes majeures, i.e. morphogenèse, remplissage et déshydratation. L’existence de programmes génétiques et épigénétiques spécifiques des trois compartiments et des trois stades est suggérée par des analyses transcriptomiques chez la plante modèle Arabidopsis et plusieurs autres espèces.

Les questions abordées sont les suivantes :
- Établir les profils d’expression des gènes (à l’échelle du génome) du maïs à différents stades du développement et dans les différents compartiments.

- Étudier le degré de conservation, ainsi que les spécificité chez le maïs du réseau régulateur ABI3/FUS3/LEC2/LEC1 qui est essentiel pour le développement de la graine chez Arabidopsis

- Caractériser la fonction de nouveaux facteurs de transcription dans le développement du grain de maïs.

Réseau de gènes régulé par ZHOUPI chez Arabidopsis et le maïs

L’une des principales différences entre les graines d’Arabidopsis et celles du maïs est la persistance de l’albumen. Chez Arabidopsis l’albumen est transitoire car il est dégradé au fur et à mesure que l’embryon se développe afin de fournir l’espace, et peut-être des éléments nutritifs. Nous avons identifié le gène ZHOUPI (ZOU) comme étant nécessaire pour ce processus chez Arabidopsis. Nous avons également montré que ZOU régule une voie de signalisation qui est impliqué dans la formation de la surface de l’embryon au cours du développement de la graine.
La protéine ZOU est conservée dans les plantes à fleurs et même présente chez les mousses, ce qui suggère un rôle ancien de ZOU, peut-être impliqué dans le développement du gamétophyte femelle.

Les questions abordées sont les suivantes :
- Quels sont les processus, passant par la signalisation ZOU, qui conduisent à la dégradation de l’albumen ?
- Quel est le rôle de ZOU chez une plante qui possède un albumen persistant comme le maïs ?
- Quels sont les réseaux de régulation (cible directes/co-regulateurs/signalisation en amont) impliqués dans la signalisation ZOU chez ces deux espèces ?

Communications entre enveloppe-albumen-embryon

Seed coat (bleu) ; Endosperm (red) ; Embryo (green)
Les grains de maïs sont composées principalement de trois compartiments : le tégument (représenté en bleu sur la photo ci-contre), l’embryon (en vert), et son tissu nourricier l’albumen (en rouge). Au cours du développement du grain, ces trois tissus subissent de profonds changements qui se produisent de façon synchronisée. Ceci souligne la nécessité d’établir une communication entre ces 3 tissus différents, afin de coordonner leurs programmes de développement. Malgré l’importance de ces communications, le dialogue mis en jeu reste très inconnu.

Les questions abordées sont les suivantes :
- Quelles sont les voies de signalisation intervenant dans la communication entre tégument, embryon et albumen ?
- Quels sont les effecteurs de ces signalisations entre tissus ?

Caractérisation de la protéine DEK1 chez Arabidopsis et le maïs

Wild-type cotyledon (left) vs dek1 cotyledon (right)

DEK1 est une protéine fortement conservée et essentielle à la fois chez Arabidopsis et chez le maïs. Une caractérisation fonctionnelle préliminaire a mis en évidence l’importance de DEK1 dans la coordination de la croissance de l’embryon et de l’albumen, ce qui en fait un candidat intéressant pour un rôle dans la communication inter-tissulaire et inter-compartimental au cours du développement de la graine. DEK1 est une protéine composée d’un domaine transmembranaire et d’une partie cytoplasmique possédant une activité « calpain » protéase de la calpaïne, ainsi qu’un domaine de fonction inconnue.

Les questions abordées sont les suivantes :
- Quelles sont les fonctions biochimiques des différents domaines de la protéine DEK1 ?
- Comment pouvons-nous expliquer les différents phénotypes associés à la perte et au gain de fonction de DEK1 ?
- Dans quelles voies de signalisations est impliqué DEK1 ?

Clonage positionnel du locus gim (gynogenesis in maize)

La gynogenèse (développement de la cellule oeuf non-fécondée en plante haploïde) combinée avec une diploïdisation par colchicine est aujourd’hui un outil quotidiennement utilisé dans la sélection du maïs. Chez le maïs, elle est obtenue par pollinisation de la plante d’intérêt par une lignée dite inductrice. Un QTL majeur gim (gynogenesis of maize) de la capacité inductrice a été identifié sur le chromosome 1. L’objectif du projet est le clonage positionnel de ce QTL et l’identification du gène responsable.

Etapes en cours de réalisation :
- Déterminer la taille exacte de l’intervalle de confiance par densification en marqueurs
- Identifier des recombinants supplémentaires dans l’intervalle

Transgenèse du maïs


- Plateforme technique transformation du maïs
Fondée en 2008, la première année de la plateforme a été consacrée à l’établissement de la technique de transformation la plus utilisée actuellement (co-culture d’embryons immatures avec d’Agrobacterium tumefaciens). Depuis 2010, la plateforme produit en moyenne un total de 80 évènements de transformation pour 8 constructions différentes par an. La vocation de la plateforme est la production de plantes transgéniques à des fins de recherche fondamentale et toutes les plantes produites sont cultivées exclusivement dans un environnement confiné. La plateforme est ouverte à des collaborations externes. Pour plus d’information Contacter Ghislaine Gendrot

- Amélioration de la transgenèse du maïs
La transgenèse du maïs est un outil essentiel en génomique fonctionnelle. La technique standard utilisée actuellement est d’une efficacité limitée (2 à 5% des embryons mis en contact avec Agrobacterium tumefaciens sont transformés), assez lente (9 mois entre la transformation et la récolte des grains T1), limitée à un seul génotype et consommatrice de moyens humains. L’objectif du projet d’améliorer la technique existante et de tester chez le maïs des outils novateurs de transgenèse.
- Etapes en cours de réalisation :
- Établir la transformation de génotypes supplémentaires du maïs
- Tester la transformation in planta chez le maïs
- Utiliser des méganucléases pour une insertion ciblée dans le génome du maïs
- Utiliser la technologie "TALEN" pour le "knockout" de gènes

Agents permanents
Gwyneth INGRAM DR CNRS 04 26 23 39 78
Sophy CHAMOT T CNRS 04 72 72 86 14
Audrey CREFF IE CNRS 04 72 72 89 85
Nathalie DEPEGE-FARGEIX MdC UCBL 04 72 72 89 85
Ghislaine GENDROT AI INRA 04 72 72 86 07
Peter ROGOWSKY DR INRA 04 72 72 86 07
Thomas WIDIEZ CR INRA 04 72 72 86 08
Post-docs & chercheurs invités
Pyott DOUGLAS Post-Doc 04 26 23 39 78
Anne-Charlotte MARSOLLIER AGPR ENS Lyon 04 72 72 89 82
Etudiants
Nicolas DOLL Doctorant, ENS Lyon (ED BMIC) 04 72 72 86 10
Laurine GILLES Doctorante CIFRE (CIFRE) / ENS Lyon (ED BMIC) 04 72 72 39 58
Jeanne LOUE-MANIFEL Doctorant, ENS Lyon (ED BMIC) / The University of Edinburgh NA
Angelo GAITI Master (Erasmus) de l’Université de Milan 04 72 72 85 91
Agents contractuels
Edwige DELAHAYE AI INRA 04 72 72 85 91
Christelle RICHARD AI INRA 04 72 72 85 91

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