Eucalyptus

photo JM Gion, CIRAD

La croissance rapide de l’eucalyptus ainsi que la qualité de son bois en font la première espèce ligneuse angiosperme de reboisement industriel dans le monde. Elle est également une espèce forestière modèle pour des approches de génomique fonctionnelle en relation avec la formation du bois et l’adaptation aux stress abiotiques de part la faible taille de son génome, la disponibilité de cartes génétiques et de QTLs.

Les travaux menés sur l’eucalyptus dans notre unité s’attachent à comprendre les mécanismes génétiques de la formation du bois et de l’adaptation au froid. Au-delà de ces aspects fondamentaux, les équipes impliquées ont pour objectif de valoriser leurs travaux en permettant l’amélioration de la qualité du bois d’eucalyptus et l’élargissement de l’aire géographique des plantations industrielles de cette espèce vers les zones tempérées, dont la France.

Gènes régulateurs de la formation du bois

La thématique est centrée sur un processus de différenciation unique chez les végétaux supérieurs qui conduit, à partir des cellules méristématiques cambiales, à la formation d’un tissu conducteur hautement spécialisé : le xylème secondaire, appelé bois chez les arbres. La xylogenèse met en jeu des centaines de gènes impliqués dans la division cellulaire, l’élongation, la mise en place d’une paroi secondaire lignifiée et la mort cellulaire. L’expression de ces gènes doit être strictement coordonnée et finement régulée à la fois dans le temps et dans l’espace pour aboutir à un tissu complexe constitué de plusieurs types cellulaires.

Notre objectif principal est d’étudier les mécanismes moléculaires mis en jeu dans la régulation de ce processus de différenciation. Dans ce but, nous nous attachons à identifier et à caractériser fonctionnellement des gènes régulateurs et, en particulier, des facteurs de transcription impliqués dans les différentes étapes de la xylogenèse. Nos travaux visent également à mieux comprendre le déterminisme génétique de la qualité du bois chez l’eucalyptus. Ce volet est réalisé en collaboration avec le CIRAD Forêt via la cartographie de gènes candidats et la recherche de localisation avec des QTLs liés à des composantes de la qualité du bois.

Afin d’identifier ces gènes candidats, 13 000 ESTs issues d’une banque d’ADNc de xylème d’eucalyptus ainsi que de banques soustractives enrichies en ADNc préférentiellement exprimés dans le xylème en formation seront séquencées dans le cadre de ce projet.

Réponses adaptatives au froid

Les travaux concernent l’étude de mécanismes adaptatifs aux conditions environnementales chez l’eucalyptus, caractère majeur pour la croissance, la productivité et la répartition géographique de cette espèce végétale, en particulier sur le territoire français. Basé sur une analyse du transcriptome, le programme vise à identifier et à étudier un pool de gènes impliqués dans la réponse au froid de l’eucalyptus avec un double objectif : l’étude fonctionnelle approfondie de certains de ces gènes afin de progresser dans la compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires de cette réponse adaptative et l’identification de gènes candidats pour la recherche de marqueurs fiables et précoces pour assister la sélection. Ceci nécessite d’isoler et de caractériser le maximum de gènes associés à la réponse au froid dans ses deux composantes : la tolérance intrinsèque et la capacité d’acclimatation (développement d’une tolérance supplémentaire après exposition à des conditions automnales : températures fraîches, luminosité et photopériode réduites...). Ainsi, l’isolement des gènes a consisté à construire deux banques. La première, basée sur la technique SSH, est enrichie en ESTs différentiellement exprimés (répression et induction) lors de l’acclimatation de suspensions cellulaires d’eucalyptus. La seconde banque d’ADNc construite à partir de feuilles d’un génotype d’eucalyptus très tolérant et acclimaté, contient en plus des gènes d’acclimatation, des gènes impliqués dans la tolérance de base. 13 000 clones issus de ces deux banques seront séquencés dans le cadre de ce projet.