Seed storage protein composition and glucosinolate content in rapeseed : towards the identification of genetic and molecular determinants
Lien entre composition en protéines de réserve et teneurs en glucosinolates dans la graine de colza : vers l’identification de déterminants génétiques et moléculaires
Résumé
In rapeseed, the seed storage proteins are cruciferins (12S globulins) and napins (2S albumins) which represent more than 70% of the total proteins. As napins are richer in sulfur and aromatic residues than cruciferins, they are of greater nutritional interest. However, several studies show that in modern varieties '00' (no erucic acid and low glucosinolates), the napins content is lower than in old varieties '++' (high erucic acid and glucosinolates). The aim of our study is to identify the genetic and molecular bases of the relationship between the glucosinolate and 2S contents in rapeseed.
Association genetic analysis identified eight genomic regions controlling both napin and glucosinolate contents. These regions cover nearly 650 genes, seven are described involved in sulfur metabolism pathways and were targeted in this study. In particular, the MYB28 gene, located on chromosome C09, shows a 4-bp insertion polymorphism between the '00' and '++' varieties. Furthermore, MYB28 insertion mutants in Arabidopsis produce seeds with significantly reduced sulfur, glucosinolates and napins contents. These results could provide clues for improving the reserve protein composition of rapeseed.
Chez le colza, les protéines de réserve de la graine sont les cruciférines (globulines 12S) et les napines (albumines 2S) qui représentent plus de 70% des protéines totales. Les napines étant plus riches en résidus soufrés et aromatiques que les cruciférines, elles présentent un intérêt supérieur sur le plan nutritionnel. Cependant plusieurs études montrent que chez les variétés modernes de colza, ‘00’, dont les graines sont dépourvues en acide érucique et pauvres en glucosinolates, la teneur en napines est plus faible que chez les variétés anciennes ‘++’. L’objectif de notre étude est d’identifier les bases génétiques et moléculaires de la relation entre la teneur en glucosinolates et en napines dans la graine de colza.
Une analyse par génétique d’association a permis d’identifier huit régions génomiques contrôlant à la fois les teneurs en napines et en glucosinolates. Ces régions couvrent près de 650 gènes dont sept sont décrits comme étant impliqués dans les voies du métabolisme soufré et ont été ciblés pour la suite de cette étude. En particulier, le gène MYB28, localisé sur le chromosome C09, montre un polymorphisme d’insertion de 4 pb entre les variétés ‘00’ et ‘++’. Par ailleurs, des mutants d’insertion MYB28 chez Arabidopsis produisent des graines dont les teneurs en soufre, glucosinolates et napines sont significativement réduites. Ces résultats pourraient fournir des pistes pour améliorer la composition en protéines de réserve de la graine de colza.
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