Germination des graines et contrôle du métabolisme

Metabolic control of seed germination

¹ CNRS / UCBL / INSA / Bayer CropScience Joint Laboratory, Bayer CropScience (UMR CNRS 5240), 14-20 rue Pierre Baizet, 69263 Lyon Cedex 9, France
² Laboratoire de Spectrométrie de Masse Bio-Organique, ECPM, 25 rue Becquerel, 67087 Strasbourg, France

Reçu : 20 Décembre 2007

Résumé

Par approche protéomique, nous avons caractérisé la germination et la vigueur germinative des graines de betterave à sucre. Notre stratégie inclut (1) la construction de cartes de référence du protéome des graines matures sèches et en cours de germination d'un lot de référence de bonne vigueur ; (2) l'étude de l'accumulation spécifique des protéines dans les tissus de la graine (racine, cotylédon, périsperme) ; (3) la recherche de changements dans les profils d'expression des protéines détectées dans le lot de graines de référence soumis à différents traitements visant à modifier artificiellement la vigueur, par exemple par vieillissement et/ou priming (traitements de pré-germination). 
Plus de 1 000 protéines de graines de betterave à sucre ont été identifiées par spectrométrie de masse LC/MS-MS (des albumines, des globulines et des glutélines ont été analysées séparément). En raison de la conservation de séquence des protéines végétales, et de la qualité de la MS-MS (près de 10 000 séquences de peptides ont été obtenues), le taux de succès d'identification des protéines est en moyenne de 80 %. C'est à notre connaissance l'une des analyses du protéome les plus exhaustives jamais effectuées sur les graines. Ces données nous ont permis d'établir une carte métabolique détaillée de la graine de betterave à sucre, ouvrant de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes moléculaires déterminant le passage d'un état quiescent de la graine au développement d'une nouvelle plantule vigoureuse.

Abstract

We have used proteomics to better characterize germination and early seedling vigor in sugarbeet. Our strategy includes (1) construction of proteome reference maps for dry and germinating seeds of a high-vigor reference seed lot; (2) investigation of the specific tissue accumulation of proteins (root, cotyledon, perisperm); (3) investigation of changes in protein expression profiles detected in the reference seed lot subjected to different vigor-modifying treatments, e.g. aging and/or priming. 
More than 1 000 sugarbeet seed proteins have been identified by LC/MS-MS mass spectrometry (albumins, globulins and glutelins have been analyzed separately). Due to the conservation of protein sequences and the quality of MS sequencing (more than 10 000 peptide sequences have been obtained), the success rate of protein identification was on the average of 80%. This is to our knowledge the best detailed proteome analysis ever carried out in seeds. The data allowed us to build a detailed metabolic chart of the sugarbeet seed, generating new insights into the molecular mechanisms determining the development of a new seedling. Also, the proteome of a seed-storage tissue as the perisperm is described for the first time.