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Approches des études sur le développement des plantes

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Bienvenue à la classe de biologie du développement des plantes d'aujourd'hui, où nous allons étudier comment la biologie du développement des plantes tostudy.L'une des approches les plus importantes et les plus importantes que nous prenons pour étudier la biologie du développement des plantes est basée sur la génétique moléculaire. Donc, la génétique moléculaire est essentiellement d'étudier comment un gène particulier dans un génome régulatesa en particulier le processus de développement dans les plantules. Il y a donc deux approches principales dans la génétique moléculaire, que nous avons habituellement à utiliser pour étudier la biologie du développement des plantes, l'une est la génétique de l'avant et les approches basées sur la génétique inverse. Si, dans le cas de la génétique inverse, nous définissons tout d'abord notre gène d'intérêt, nous essayons de comprendre ou nous concevons des expériences pour déterminer ce qui est une fonction de développement spécifique de ce gène. Donc, en génétique de l'avant, nous commençons par le phénotype, puis nous cartographions les gènes génétiques associés à ce phénotype. Considérant que, en cas de génétique inverse, nous avons un gène, nous identifons le gène d'abord et que nous essayons de comprendre, ce gène a un rôle à jouer dans le développement de la plante, il est donc, ce qui est son Fonction spécifique dans la croissance et le développement des plantes?Donc, d'abord nous en parlerons plus sur les approches.Donc, comme je l'ai dit, la première étape de la génétique avancée est que vous devriez avoir un mutant ; mutant est très important, donc ou n'importe quel variant.Donc, le mutant signifie un défaut particulier dans le développement.Donc, le défaut est important parce que si vous n'avez pas d'anomalie, il est difficile de tracer ce qui est la normalité ou quel est le mécanisme qui régule le développement normal.La première approche consiste à identifier un phénotype de développement désiré ou un mutant avec le phénotype, puis une fois que nous identifierons ce mutant, alors évidemment, nous allons analyser la génétique ou l'héritancepattern de ce mutant, qu'il soit dominant, récessif, semi-dominant. Et une fois que nous connaissons le patron du mutant ou le patron héréditaire du mutant, alors nous allons et nous essayons de cartographierle loci.Donc, il est important de comprendre que quels sont les locus génétiques qui sont responsables de ces défauts développementales?Et puis le dernier pas en avant en génétique ce que nous prenons, nous validons ensuite le génotype et le phénotype association.Donc, comment nous faisons?La première étape, normalement, nous prenons un mutant ou n'importe quelle variante, des variantes naturelles sont également disponibles pour l'étude, puis, enfin, nous faisons la complémentation pour valider cette one.Donc, la première chose importante dans toute étude de la biologie du développement des plantes est de corriger votre question.Donc, si vous vous souvenez de nos classes précédentes, nous avons fait référence aux différents événements de développement qui ont lieu au cours du processus de croissance des plantes et développement.Donc, selon que vous pouvez d'abord choisir vos questions, vous pouvez définir ce que vous voulez L'étude.Par exemple, êtes-vous intéressé à étudier quels sont les locus génétiques qui sont responsables de la conservation du méristème, les seconds événements de développement ce que vous pouvez étudier est l'identification de l'organe et patterning.Donc, vous voulez comprendre que ce sont les gènes ou ce qui est génétique, l'élément génétique qui est responsable de définir une identité particulière d'un organe ou d'un tissu. Et la seconde chose est que vous pouvez identifier quels sont les gènes ou quels sont les éléments génétiques responsables de la correction, c'est important dans le processus de maintenance d'une architecture de la plante, puis vous pouvez identifier des mutants Ce qui montre une anomalie dans la forme ou la taille d'un particule, en particulier une partie de la plante. Et puis une autre chose très intéressante ce que vous pouvez étudier ce qui est le développement mutantsqui affecte la transition.Donc, si vous vous souvenez encore de notre classe précédente, nous avons déjà discuté que durant le développement, une plante passe à travers différentes phases à partir de la phase embryogenèse. Le développement, il y a une autre transition ou une transition majeure du développement végétatif au développement reproductif. Donc, ces phases sont régulées par le temps. Alors, que pouvons-nous faire?Nous pouvons identifier une variante ou un mutant où cette étape ou cette transition sont défectueuses. Une autre chose importante si vous vous souvenez de la classe précédente, nous avons parlé de l'activationde la ramification ou de l'activation de la croissance secondaire. Donc, ces deux processus de chemin sont régulés et ils ne se produisent qu'à un certain moment. La première et peut-être plus importante à l'égard des approches de reproduction a été de regarder la variation.Donc, de cette nature, il y a beaucoup de variations dans les stades de développement, les organes, la structure toutes.Donc, si vous regardez par exemple, ce panneau supérieur, donc ici sont différentes accession d'Arabidopsisthaliana.Et ce que vous regardez, il y a des variations morphologiques variations.Donc, si vous regardez leurs feuilles, le nombre de feuilles, la forme des feuilles, la taille des feuilles, il y a une grande quantité de variation Dans les mêmes spécies.Donc, que pouvons-nous faire?Nous pouvons choisir n'importe lequel de ces deux contrastes avec le contraste actuel ou avec le caractère différent, et puis vous pouvez essayer d'identifier les loci associés.Si vous regardez ici, il s'agit essentiellement de variations à la 6ème rosette, donc c'est une adhésion à l'acrossature. Donc vous pouvez voir que même pas seulement la morphologie générale, mais la forme et la taille d'un organe spécifique montrent aussi une grande quantité de variation à travers ces espèces ou à travers les accessions. Voici la variation dans l'architecture.Donc, vous pouvez voir toutes ces plantes sont comparées au moment de la transition florale Et vous pouvez voir que, à travers ces différentes variantes ou différentes adhésions, il y a une grande quantité de variation dans l'architecture finale de l'architecture finale de l'ensemble ou de la ligne finale. Ainsi, vous pouvez identifier un trait d'intérêt particulier, et vous pouvez étudier le gène associé. Deuxièmement, vous pouvez induire les mutations.Donc, vous pouvez créer des plantes mutantes où vous pouvez rechercher un phénotype spécial. Il y a trois grandes catégories, les mutagènes chimiques, les mutagènes physiques et les mutagènes biologiques. Dans les mutagènes chimiques, le produit chimique le plus fréquemment utilisé est EMS ; EMS génère une pointmutation.Donc, ce qui se produit vous verrez dans la diapositive suivante qu'il crée une sorte de changement de thénucléotide de façon à ce que la paire de base du GC se transforme en base AT de base. La troisième façon de générer des mutants sont des mutagènes biologiques, où nous utilisons une bactérie appelée Agrobactérium.Et Agrobacterium au fond, nous utilisons ce système de transformation par l'intermédiaire d'Agrobacterium, où nous pouvons utiliser soit l'ADN T-DNA, soit le système basé sur les transposons, et nous voulons créer un gène de type "gène" par inactivation.Donc, encore une fois, si vous regardez comment fonctionne le SME, comme je l'ai dit, supposons qu'il s'agit d'une base de données de base du GC. Et si vous traitez avec le SME, ce qu'il fait ; Il change de modification de ces nucléotides. Et une fois que cette modification s'est produite lors de la prochaine série de réplication, ce méthylatedG ne peut pas s'associer avec le C, il peut à la place s'associer avec le T. Ainsi, maintenant il a ajouté T en placede C dans un brin et une fois que cet ADN sera soumis au second tour de réplication au lieu de T, naturellement A sera ajouté ici il y a une transition de la paire de base CG à la paire de base TA. Ceci est la création d'une sorte de mutation ponctuelle. Point mutations.So, what you do with this one?Donc, la façon de produire est un exemple typique de l'Arabidopsis thaliana.Donc, vous prenez un grand nombre de graines, et exposez les graines avec le produit chimique. Et ce que vous attendez?Vous vous attendez à des mutations aléatoires dans certaines des graines, n'importe où dans le génome, vous ne pouvez pas le contrôler. Et puis vous générez une population où vous aurez un mutant non mutant. Et chaque fois que cette mutation se produira dans la lignée germinale et que vous prenez cette plante, il y a une possibilité, si votre plante est issue des graines non mutées, elle aura une normale, elle créera un motif normal, mais il y a une possibilité que vous dépassez une plante qui arrive où le génome a déjà été mutated.Donc, vous avez généré des mutations ponctuelles et comme je l'ai dit de cette façon La première chose nous laisse supposer que si vous voulez étudier le développement des racines, alors vous cherchez un mutant où la racine est défectueuse. Si vous voulez étudier le développement de la tige, trouver ou filtrer pour le mutant, où la tige est défectueuse, la fleur est défectueuse, quel que soit votre intérêt, vous pouvez essayer d'identifier un phénotype mutant. Et nous savons par la génétique que ce mutant peut être dominant, récessif, il Si vous regardez ici, c'est la racine de l'Arabidopsis, c'est une plante typique ou très ancienne de stageArabidopsis. Quand ce semis était mutagène pour le SME, et que les gens recherchaient des défauts dans la racine, et ce que nous observons que si vous regardez ceci, le développement des pousses est normal. Mais il y avait trois mutants indépendants, qui ont été identifiés dans cette population où le développement des racines était affected.Donc, Vous pouvez même faire un écran génétique très sophistiqué. Par exemple, si vous regardez ces deux images, nous voulons ici identifier le tissu de la patterningine dans un tissu très spécial appelé phloem.Donc, si vous regardez ce signal, il s'agit d'une protéine fluorescente protéinique. Et si vous exprimez ou si vous produisons la protéinine fluorescente des cellules du phloème, elle peut passer par les cellules du phloème, et elle est distribuée dans theroot tip.Now, si quelqu'un veut identifier ce qui est le locus génétique ou ce qui est le gène whichis. Donc, si vous regardez le mutant, vous pouvez voir que nous avons ici la signalisation fluorescente verte ici, mais en quelque sorte la fluorescence ne bougez pas, le GFP n'est pas moving.Donc, ceci dit que dans ce mutant certains aspects de l'évolution phloème sont des fonctions de phloème qui transportent les molécules sont affectées.Donc, vous pouvez corriger votre question biologique ici, et puis vous pouvez aller et remonter le dos De même, cette approche mutagène que vous pouvez adopter, supposons que vous avez déjà un mutant, vous connaissez la fonction d'un gène particulier à travers la génétique de l'avant. Vous pouvez aller plus loin et vous pouvez essayer d'identifier d'autres composants génétiques de toute cette pathologie en induisant par mutageniser vos mutants et en criant des mutations de second site identifyingenhancer, identifiant suppressor.Donc, vous pouvez faire ces exemples ci-contre. Lorsque ce mutant a été mutagène et a cherché une autre mutation du second site, il a donc été identifié comme un autre mutant qui a été identifié comme étant le hua 1, le hua 2 ; et ces mutants avec 4 mutants, deux mutants. Si vous regardez tous les autres mutants, le phénotype mutant est toujours là, mais même les étamines sont converties en petal.Donc, soit la mutation du deuxième site peut améliorer la première mutation. Il y a une perte de la floraldéterminité, il y a une perte de la floraldéterminité, il y a la conversion homéotique de stamen en petal.De même, le hua 1, et le hua 2 il y a 10 gènes, il y a perte de détermination florale, il y a perte de détermination florale et de conversion. Donc, si vous regardez ceci ceci est une façon très puissante de réaliser un écran génétique spécial ou très ciblé et identifier le double mutant, triple mutant, et ensuite essayer de comprendre toute la voie génétique vous pouvez tracer la voie génétique de ce que tous les gènes sont responsables de réguler a Une autre chose importante si vous regardez ici, c'est un dépistage un suppressor.Donc, supposons que j'ai identifié un mutant là où la feuille est défectueuse. Si vous regardez ici, il y a tellement de feuilles et de formes et est différent. Mais quand vous avez un mutant où le nombre de feuilles et la forme et la taille des feuilles sont en altered.Maintenant, j'ai identifié un gène ou un composant génétique qui est responsable de ce patterning, je veux identifier ce qui est l'autre gène ou quels sont les autres composants génétiques qui interagissent avec ce gène pour fournir cette forme particulière Vous pouvez prendre ce mutant et maintenant vous pouvez chercher un mutant double où même les mutants précédents sont supprimés. Il s'agit de mutants suppresseurs. Dans ces cas, vous les ajoutez et vous identiez un phénotype mutant plus sévère. Ici, nous recherchons un mutant où même le phénotype existant est en voie de disparition. Cette technique que vous pouvez utiliser pour identifier les deux types de gènes. Je ne vais pas entrer dans le détail, mais vous pouvez regarder cette photo ici mutagenèse gamma, physicalradiations utilisé pour mutageniser les plantes. Et ce que vous pouvez voir qu'il y a de nombreux types différents Chez les mutants ayant un phénotype différent, vous pouvez voir le phénotype de la chlorophylle, le phénotype foliaire, le phénotype de la tige, le phénotype florale, tous les types de phénotype ou de mutants peuvent être générés avec cette mutagenèse. Il s'agit là de deux façons de procéder à la mutagenèse. Mutagenesis.So, in transposons we all you have étudié in your course or previous course that transposonsare the mobile genetic elements which naturally present in the in the organisme, and they canine jump in the génome that is all also appethe ons-saut genes.So, we can use them as a technique to fondamentalement perturber un gène particulier and identifier themutant phenotype.So, what we can attend through this one?Donc, ici fondamentalement, ce processus est appelé inactivation insertionnelle ou mutagenesis.Donc, qu'est-ce qui se passe?Ainsi, soit vous prenez le transposon, soit vous prenez le marquage d'activation ; l'étiquetage d'activation est légèrement différent, mais si vous prenez T-DNA ou transposon.Donc, ce que vous faites en gros, vous autorisez cette molécule à obtenir de façon aléatoire le génome. Et si cela se produit, elle a été insérée dans le gène ou les éléments régulateurs du gène, elle peut affecter l'expression ou la fonction du gène et les résultats dans certains mutantphenotype.Donc, il s'agit d'une possibilité.Supposons que si ceci a été inséré dans la région codante, cela pourrait perturber la région de codingregion et vous pourriez avoir une perte de la fonction phenotype.Donc, là où le gène est perturbé, aucune protéine fonctionnelle n'est faite et c'est pourquoi vous avez un phénotype à cause de la perte des gènes. La seconde possibilité est que si l'insertion se produit d'une façon ou d'une autre dans la région du promoteur oruntraduira région.Donc, les régions promotrices que vous savez c'est très important de réguler l'expression et l'exprespattern d'une région de géné.UTR-Région non traduite, elles ne sont pas impliquées directement dans le codage de la protéine, le butlot de réglementations Donc, s'il y a une insertion ou une perturbation à cause de l'ADN-T ou des transposons dans cette région, ce que nous attendrons?Nous pouvons nous attendre à une expression réduite ou à un schéma d'expression altère. Et dans les deux cas, nous pourrions avoir le phénotype. Une autre façon est qu'il se trouve que l'insertion se produit dans un gène ou dans des éléments génétiques et qu'elle peut également améliorer l'expression. Ceci est plus pertinent lorsque nous parlons du marquage d'activation, mais que si l'insertion se produit quelque part dans le promoteur ou qu'elle se produit dans l'élément blancheur ou répresseur d'un gène. Et si cette insertion supprime ou tue les régulateurs, alors vous pourriez avoir incrément l'expression. Mais encore une fois, comme je l'ai dit, ce processus Il y a également une possibilité qu'il y ait une insertion multiple dans le même génome dans le même génome à plusieurs sites, ce qui peut générer une multitude de boutons ou de boutons quelle que soit la condition. Donc, nous discuterons brièvement de la mutagenèse de l'ADN-Donc, l'Agrobacterium est une bactérie qui est connue pour infecter les cellules de la plante. Donc, si vous voulez utiliser cette technologie, et si vous voulez créer et il y a des éléments qui peuvent être plus pertinents dans la fabrication transgénique, vous pouvez discuter à l'avenir. Et ce qui se passe ici que si vous pouvez concevoir génétiquement cet ADN-T, vous pouvez utiliser cette technologie pour générer des mutants.Donc, ce que vous faites, à cette bordure gauche et à la bordure droite vous pouvez mettre soit un marqueur visible, cela vous aidera à identifier les plantes là où l'insertion a eu lieu ou vous Le marqueur de sélection, vous pouvez mettre un gène de résistance aux antibiotiques. Donc, vous pouvez sélectionner directement le transformant à l'aide de cet antibiotique. Et ensuite utiliser ceci et générer un grand nombre de plantes transgéniques. Et puis les crier sur la base du marqueur de sélection visuelle ou en sélectionnant sur l'antibiotique. Et cela a été très largement utilisé dans la plante modèle Arabidopsis thaliana. Et en fait, des collections complètes de ces plantes d'insertion de T-DNA ou de ces mutants a été généré, et il a été stocké ou maintenu comme une entreprise d'un grand programme où n'importe qui sur le globe. Peuvent commander ces lignes, ils peuvent utiliser pour ensuite leur propre étude spécifique.Par conséquent, si vous prenez un exemple, il s'agit d'un gène, et de ce qu'il a été trouvé que par le processus d'insertion de l'ADN T, l'insertion de plusieurs sites a été généralisée. Ainsi, chez certains mutants, il a été inséré ici ; chez certains mutants, il a été inséré ici ; ici ; ici ; ici ; ci-contre, vous pouvez dire que pour ce gène, au moins 6 allèles ont été générés par le T-DNAinsertion et que tous les mutants 6 ont phénotype.Donc, si vous regardez cette plante type sauvage, et les mutants c'est 1, 2, 3, 4,5, 6, en fonction de leur site d'insertion, il y a des variations dans le Donc, tous ces mutants peuvent être simplement générés par l'intégration de T-DNA.So, la deuxième façon de générer une mutation est la mutagénèse basée sur le transposon. Un transposon très couramment utilisé est Ac Ds based.Donc, ce qui se passe Ds est l'élément du transposon qui saute en fait d'un endroit et s'intègre à un autre endroit. Et Ac est la partie qui aide dans le processus. La chose importante est que l'élément Ds ne peut pas sauter tant que l'élément Ac n'est pas présent, mais la bonne chose est que l'élément Ac peut fonctionner en trans, donc il n'a pas besoin d'être ensemble. Même s'ils sont présents dans la même plante à différents locus génétiques, ils peuvent encore travailler. Et puis ce que vous faites que vous prenez cette plante ; cette plante, et si vous les transplantez, vous apposez essentiellement l'élément Ac ainsi que l'élément Ds dans la même plante transgénique, et une fois que cette Ac est disponible, ces D vont commencer la transposition. En utilisant cet exemple, il s'agit de plantes de maïs, certains mutants ont été générés. Si vous regardez la plante de type sauvage, ces mutants, les feuilles ne sont pas normales. C'est plus une sorte de feuille de droit.Ok, un autre transposon très important qui a été utilisé pour la génératingmutation est Tos 17.Tos 17 est un rétrotransposon et il est très important parce que ce transposon normallyis stable à l'usine adulte ou Alors, une fois que l'élément est présent, mais qu'il n'est pas très activement soumis au processus de transposition, mais si vous générez un cal à partir de ces plantes, à l'étape du cal, ces transposons sont activés et ils commencent à sauter. Ainsi, en particulier pour les plantes où nous pouvons générer une plante transgénique à l'aide de cals, c'est une très bonne façon de générer beaucoup de mutations insertionnelles de pour celle-ci. Dans cette plante transgénique, vous pouvez identifier un défaut développementale, un mutant développementale et vous pouvez générer une collection de ce type de mutants. Voici quelques exemples dans le riz qui utilisent ce type de rétrotransposon de Tos 17. Vous pouvez voir ici ce type de fleur épaisse, vous avez une sorte de fleur anormale, vous avez des mutants labers sans fin, vous avez une panicule très dense, la panicule est essentiellement inflorescence.Donc, la panicule dense signifie que vous avez plus de panicule Donc, tous les mutants ont été générés à partir de la transposition rétro-transgénique basée sur Tos 17. Ces deux approches ont ces approches normalement l'Ac, les approches basées sur les Ds ou les approches basées sur l'ADN-T, normalement ou généralement elles génèrent des pertes de mutants de fonction, parce qu'elles peuvent entraîner la perte de gènes, elles sont plus sujettes à inactiver un gène, mais une autre façon d'étudier une fonction de gène qui, si vous pouvez améliorer l'expression d'un gène particulier, et comment pouvez-vous améliorer?Donc, c'est ce que l'on appelle le gain de fonction. Une façon d'améliorer est que vous ne changez pas leur domaine d'expression.Donc, ils expriment encore dans le même tissu, où ils expriment normalement, mais leur niveau d'expression monte. Deuxièmement, si vous changez leur domaine d'expression ou que vous pouvez les faire expressin d'une cellule ou dans le tissu, où ils n'ont pas été exprimés plus tôt. Et si ce genre de régulateurs génétiques sont suffisants pour donner une identité ou des événements de développement appropriés, s'ils sont suffisants pour initier ce genre de programme, ils donnent un phénotype différent. Un processus appelé tagging.So, ce qui se passe dans le marquage d'activation, l'insertion aléatoire de multiples enhancer.Donc, les enrichisseurs sont les éléments génétiques, qui peuvent augmenter l'expression d'un géné.Donc, ce que les gens font?Ils utilisent cet enrichisseur par l'intermédiaire d'Agrobacterium, et ils produisent un grand nombre de plantes. Et puis il y a des plantes qu'ils regardent ok, s'il y a une plante où il y a un phénotype, et très probablement ce phénotype pourrait être à cause de l'activation d'un gène gene.Donc, si ces éléments enhancer, supposons qu'il soit inséré quelque part ici très près de promoteur d'un gène particulier ou les éléments régulateurs de ce gène particulier, il est possible que parce que Il s'agit d'un exemple où l'étiquetage d'activation a été utilisé pour générer des mutations. Comme vous pouvez le voir, c'est le site des mutations et ces mutations peuvent en fait augmenter l'expres.Donc, si vous regardez ceci est un type sauvage, c'est RT-PCR, nous discuterons d'un certain temps dans une autre classe, comment nous faisons exactement.Donc, si vous regardez ce gène et ce gène, et si vous prenez l'étiquette d'expression dans le type sauvage, ces gènes sont exprimés à un niveau bas, mais quand il y a une activation du marquage d'activation de l'élément enhancer entre vous pouvez voir le niveau d'expression des thesegènes est significativement augmenté dans ces raies ok.Donc, nous arrêterons ici cette classe, dans la classe suivante, nous allons aller plus loin et nous discuterons si nous avons un mutant comment pouvons-nous aller plus loin et essayer d'identifier le lociassocié génétique avec lui. Merci beaucoup.