Sci1 Is A Component Of The Auxin-dependent Control Of Cell Proliferation In Arabidopsis Upper Pistil.

To characterize the recently described SCI1 (stigma/style cell cycle inhibitor 1) gene relationship with the auxin pathway, we have taken the advantage of the Arabidopsis model system and its available tools. At first, we have analyzed the At1g79200 T-DNA insertion mutants and constructed various transgenic plants. The loss- and gain-of-function plants displayed cell number alterations in upper pistils that were controlled by the amino-terminal domain of the protein. These data also confirmed that this locus holds the functional homolog (AtSCI1) of the Nicotiana tabacum SCI1 gene. Then, we have provided some evidences the auxin synthesis/signaling pathways are required for downstream proper AtSCI1 control of cell number: (a) its expression is downregulated in yuc2yuc6 and npy1 auxin-deficient mutants, (b) triple (yuc2yuc6sci1) and double (npy1sci1) mutants mimicked the auxin-deficient phenotypes, with no synergistic interactions, and (c) the increased upper pistil phenotype in these last mutants, which is a consequence of an increased cell number, was able to be complemented by AtSCI1 overexpression. Taken together, our data strongly suggests SCI1 as a component of the auxin signaling transduction pathway to control cell proliferation/differentiation in stigma/style, representing a molecular effector of this hormone on pistil development.

The plant ovule omics : an integrative approach for pollen−pistil interactions and pollen tube guidance studies in solanaceous species

Chez les plantes à fleurs, l’ovaire est l’organe reproducteur femelle et il interagit de façon importante avec les gamètes mâles durant la croissance, le guidage, la réception et la rupture du tube pollinique ainsi que la fusion des gamètes. Le processus débute lorsque de nombreux gènes de l’ovule sont activés à longue distance lors de la réception du pollen sur le stigmate. Afin d’explorer les signaux provenant de l’ovule ayant un impact important sur les interactions pollen–pistil, particulièrement les molécules sécrétées impliquées dans la signalisation espècespécifique, l’expression génique des ovules sous forme d’ARNm ainsi et la sécrétion protéique ont été étudiées chez Solanum chacoense, une espèce diploïde de pomme de terre sauvage. S. chacoense a subi beaucoup d’hybridation interspécifique avec d’autres espèces sympathiques de solanacées, facilitant ainsi grandement l’étude des interactions pollen–ovule de façon espècespécifique ainsi que leur évolution. Dans ce projet, des ovules provenant de trois conditions différentes ont été comparés: des ovules matures de type sauvage, des ovules légèrement immatures, récoltés deux jours avant l’anthèse et des ovules provenant du mutant frk1 pour lesquels le sac embryonnaire est absent. Un séquençage d’ARN à haut débit a d’abord été effectué sur les ovules de type sauvage de S. chacoense afin de générer un assemblage de référence comprenant 33852 séquences codantes. D’autres séquençages ont été effectués sur les trois conditions d’ovules et sur les feuilles afin de faire une analyse d’expression différentielle des gènes. En comparaison avec les ovules de type sauvage, 818 gènes sont réprimés dans les ovules du mutant frk1. Un sous-groupe de 284 gènes, étaient également sous-exprimés dans les ovules légèrement immatures, suggérant un rôle spécifique dans les stades tardifs de la maturation du sac embryonnaire (stade de développent FG6 à FG7) ainsi que du guidage du tube pollinique, puisque ni les ovules du mutant frk1 ni ceux légèrement immatures ne sont capables d’attirer les tubes polliniques lors d’essais de croissance semi in vivo. De plus, 21% de ces gènes sont des peptides riches en cystéines (CRPs). En utilisant un transcriptome assemblé de novo provenant de deux proches parents de S. chacoense, S. gandarillasii et S. tarijense, une analyse d’orthologie a été effectuée sur ces CRPs, révélant une grande variabilité et une évolution rapide chez les solanacées. De nouveaux motifs de cystéine uniques à cette famille ont également été découverts. En comparant avec des études similaires chez Arabidopsis, le sac embryonnaire de S. chacoense montre un transcriptome fortement divergent, particulièrement en en ce qui a trait à la catégorisation fonctionnelle des gènes et de la similarité entre les gènes orthologues. De plus,même si la glycosylation n’est pas requise lors du guidage mycropylaire du tube pollinique chez Arabidopsis, Torenia ou le maïs, des extraits d’ovules glycosylés de S. chacoense sont capables d’augmenter la capacité de guidage de 18%. Cette étude est donc la première à montrer une corrélation entre glycosylation et le guidage du tube pollinique par l’ovule. En complément à l’approche transcriptomique, une approche protéomique portant sur les protéine sécrétées par l’ovule (le secrétome) a été utilisée afin d’identifier des protéines impliquées dans l’interaction entre ovule et tube pollinique. Des exsudats d’ovules matures (capables d’attirer le tube pollinique) et d’ovules immatures (incapables d’attirer le tube pollinique) ont été récoltés en utilisant une nouvelle méthode d’extraction par gravité permettant de réduire efficacement les contaminants cytosoliques à moins de 1% de l’échantillon. Un total de 305 protéines sécrétées par les ovules (OSPs) ont été identifiées par spectrométrie de masse, parmi lesquelles 58% étaient spécifiques aux ovules lorsque comparées avec des données de protéines sécrétées par des tissus végétatifs. De plus, la sécrétion de 128 OSPs est augmentée dans les ovules matures par rapport aux ovules immatures. Ces 128 protéines sont donc considérées en tant que candidates potentiellement impliquées dans la maturation tardive de l’ovule et dans le guidage du tube pollinique. Cette étude a également montré que la maturation du sac embryonnaire du stade FG6 au stade FG7 influence le niveau de sécrétion de 44% du sécrétome total de l’ovule. De façon surprenante, la grande majorité (83%) de ces protéines n’est pas régulée au niveau de l’ARN, soulignant ainsi l’importance de cette approche dans l’étude du guidage du tube pollinique comme complément essentiel aux études transcriptomiques. Parmi tous les signaux sécrétés par l’ovule et reliés au guidage, obtenus à partir des approches transcriptomiques et protéomiques décrites ci-haut, nous avons spécifiquement évalué l’implication des CRPs dans le guidage du tube pollinique par l’ovule chez S. chacoense, vu l’implication de ce type de protéine dans les interactions pollen-pistil et le guidage du tube pollinique chez d’autres espèces. Au total, 28 CRPs étaient présentes dans les ovules capables d’attirer le tube pollinique tout en étant absentes dans les ovules incapables de l’attirer, et ce, soit au niveau de l’ARNm et/ou au niveau du sécrétome. De celles-ci, 17 CRPs ont été exprimées dans un système bactérien et purifiées en quantité suffisante pour tester le guidage. Alors que des exsudats d’ovules ont été utilisés avec succès pour attirer par chimiotactisme le tube pollinique, les candidats exprimés dans les bactéries n’ont quant à eux pas été capables d’attirer les tubes polliniques. Comme l’utilisation de systèmes d’expression hétérologue eucaryote peut permettre un meilleur repliement et une plus grande activité des protéines, les candidats restants seront de nouveau exprimés, cette fois dans un système de levure ainsi que dans un système végétal pour produire les peptides sécrétés. Ceux-ci seront ensuite utilisés lors d’essais fonctionnels pour évaluer leur capacité à guider les tubes polliniques et ainsi isoler les attractants chimiques responsable du guidage du tube pollinique chez les solanacées comme S. chacoense.

Stigma/style cell cycle inhibitor 1 (SCI1), a tissue-specific cell cycle regulator that controls upper pistil development

P>A cDNA encoding a small lysine-rich protein of unknown function was identified in a tobacco (Nicotiana tabacum) stigma/style suppression subtractive hybridization cDNA library. After its characterization, the corresponding gene was designated stigma/style cell cycle inhibitor 1 (SCI1). Fluorescence microscopy with an SCI1-GFP protein fusion demonstrated its nuclear localization, which was confined to the interchromatic region. Real-time RT-PCR and in situ hybridization experiments showed that SCI1 is stigma/style-specific and developmentally regulated. SCI1 RNAi knockdown and overexpression plants had stigmas/styles with remarkably enlarged and reduced areas, respectively, which was attributable to differences in cell numbers. These results indicate that SCI1 is a tissue-specific negative cell cycle regulator. The differences in cell division had an effect on the timing of the differentiation of the stigmatic papillar cells, suggesting that their differentiation is coupled to stigma cell divisions. This is consistent with a role for SCI1 in triggering differentiation through cell proliferation control. Our results revealed that SCI1 is a novel tissue-specific gene that controls cell proliferation/differentiation, probably as a component of a developmental signal transduction pathway.

Effects of self-, chase and mixed self/cross-pollinations on pistil longevity and fruit set in Ceiba species (Bombacaceae) with late-acting self-incompatibility

Background and aims Late-acting self-incompatibility (LSI). in which selfed flowers fail to form fruits despite apparently successful growth of the pollen tubes to the ovules, is a contentious and still poorly understood phenomenon. Some studies have indicated pollen tube-pistil interactions, and major gene control. Others favour an early acting inbreeding depression explanation.Methods Experimental pollinations, including selfs (in a subsample of which the style was cut before pollen tubes reached the ovary), chase self/cross-pollinations, crosses, and mixed self/cross-pollinations were used to study floral/pistil longevity and effect on fruit set and seed yield in two Ceiba species known to have LSI.Results Self-pollinations, including those with a cut style, had extended floral longevity compared with unpollinated flowers. Chase pollinations in which cross-pollen was applied up to 3 h after selfing set fruits, but with reduced seed set compared with crosses. Those with cross-pollen applied at 4 and 8 h after self-pollination all failed to set fruits. Flowers subjected to 1 : 1 and 2 : 1 self/cross-pollinations all produced fruits but again with a significantly lower seed set compared with crosses.Conclusions Extended floral longevity initiated with self-pollen tubes growing in the style indicates some kind of pollen tube-pistil interaction. Fruit set only in chase pollinations up to 3 h implies that self-pollen tubes either grow more slowly in the style or penetrate ovules more slowly on arrival at the ovary compared with cross-tubes. This agrees with previous observations indicating that the incidence of penetrated ovules is initially lower in selfed compared with crossed pistils. However, the low seed yield from mixed pollinations indicates that self- and cross-pollen tubes arrive at the ovary and penetrate ovules more or less simultaneously. Possible explanations for these discordant results are discussed. (C) 2004 Annals of Botany Company.

Whole Genome Analysis of Gene Expression Reveals Coordinated Activation of Signaling and Metabolic Pathways during Pollen-Pistil Interactions in Arabidopsis

Plant reproduction depends on the concerted activation of many genes to ensure correct communication between pollen and pistil. Here, we queried the whole transcriptome of Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) in order to identify genes with specific reproductive functions. We used the Affymetrix ATH1 whole genome array to profile wild-type unpollinated pistils and unfertilized ovules. By comparing the expression profile of pistils at 0.5, 3.5, and 8.0 h after pollination and applying a number of statistical and bioinformatics criteria, we found 1,373 genes differentially regulated during pollen-pistil interactions. Robust clustering analysis grouped these genes in 16 time-course clusters representing distinct patterns of regulation. Coregulation within each cluster suggests the presence of distinct genetic pathways, which might be under the control of specific transcriptional regulators. A total of 78% of the regulated genes were expressed initially in unpollinated pistil and/or ovules, 15% were initially detected in the pollen data sets as enriched or preferentially expressed, and 7% were induced upon pollination. Among those, we found a particular enrichment for unknown transcripts predicted to encode secreted proteins or representing signaling and cell wall-related proteins, which may function by remodeling the extracellular matrix or as extracellular signaling molecules. A strict regulatory control in various metabolic pathways suggests that fine-tuning of the biochemical and physiological cellular environment is crucial for reproductive success. Our study provides a unique and detailed temporal and spatial gene expression profile of in vivo pollen-pistil interactions, providing a framework to better understand the basis of the molecular mechanisms operating during the reproductive process in higher plants.

Structure and distribution of N-glycans on the S-7-allele stylar self-incompatibility ribonuclease of Nicotiana alata

S-RNases are the stylar products of the self-incompatibility (S)-locus in solanaceous plants (including Nicotiana alata), and as such, are involved in the prevention of self-pollination. All cDNA sequences of S-RNase products of functional S-alleles contain potential N-glycosylation sites, with one site being conserved in all cases, suggesting that N-glycosylation is important in self-incompatibility. In this study, we report on the structure and localization of the N-glycans on the S-7-allele RNase of N, alata, A total of nine N-glycans, belonging to the high-mannose- and xylosylated hybrid-classes, were identified and characterized by a combination of electrospray-ionization mass-spectrometry (ESI-MS), H-1-NMR spectroscopy, and methylation analyses. The glycosylation pattern of individual glycosylation sites was determined by ESI-MS of the glycans released from isolated chymotryptic glycopeptides, All three N-glycosylation sites showed microheterogeneity and each had a unique complement of N-glycans, The N-glycosylation pattern of the S-7-RNase is significantly different to those of the S-1- and S-2-RNases.

Patterns of variation within self-incompatibility loci

Diverse self-incompatibility (SI) mechanisms permit flowering plants to inhibit fertilization by pollen that express specificities in common with the pistil. Characteristic of at least two model systems is greatly reduced recombination across large genomic tracts surrounding the S-locus, which regulates SI. In three angiosperm families, including the Solanaceae, the gene that controls the expression of gametophytic SI in the pistil encodes a ribonuclease (S-RNase). The gene that controls pollen SI expression is currently unknown, although several candidates have recently been proposed. Although each candidate shows a high level of polymorphism and complete allelic disequilibrium with the S-RNase gene, such properties may merely reflect tight linkage to the S-locus, irrespective of any functional role in SI. We analyzed the magnitude and nature of nucleotide variation, with the objective of distinguishing likely candidates for regulators of SI from other genes embedded in the S-locus region. We studied the S-RNase gene of the Solanaceae and 48A, a candidate for the pollen gene in this system, and we also conducted a parallel analysis of the regulators of sporophytic SI in Brassica, a system in which both the pistil and pollen genes are known. Although the pattern of variation shown by the pollen gene of the Brassica system is consistent with its role as a determinant of pollen specificity, that of 48A departs from expectation. Our analysis further suggests that recombination between 48A and S-RNase may have occurred during the interval spanned by the gene genealogy, another indication that 48A may not regulate SI expression in pollen.

Analysis of the Nicotiana tabacum Stigma/Style Transcriptome Reveals Gene Expression Differences between Wet and Dry Stigma Species

The success of plant reproduction depends on pollen-pistil interactions occurring at the stigma/style. These interactions vary depending on the stigma type: wet or dry. Tobacco (Nicotiana tabacum) represents a model of wet stigma, and its stigmas/styles express genes to accomplish the appropriate functions. For a large-scale study of gene expression during tobacco pistil development and preparation for pollination, we generated 11,216 high-quality expressed sequence tags (ESTs) from stigmas/styles and created the TOBEST database. These ESTs were assembled in 6,177 clusters, from which 52.1% are pistil transcripts/genes of unknown function. The 21 clusters with the highest number of ESTs (putative higher expression levels) correspond to genes associated with defense mechanisms or pollen-pistil interactions. The database analysis unraveled tobacco sequences homologous to the Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) genes involved in specifying pistil identity or determining normal pistil morphology and function. Additionally, 782 independent clusters were examined by macroarray, revealing 46 stigma/style preferentially expressed genes. Real-time reverse transcription-polymerase chain reaction experiments validated the pistil-preferential expression for nine out of 10 genes tested. A search for these 46 genes in the Arabidopsis pistil data sets demonstrated that only 11 sequences, with putative equivalent molecular functions, are expressed in this dry stigma species. The reverse search for the Arabidopsis pistil genes in the TOBEST exposed a partial overlap between these dry and wet stigma transcriptomes. The TOBEST represents the most extensive survey of gene expression in the stigmas/styles of wet stigma plants, and our results indicate that wet and dry stigmas/styles express common as well as distinct genes in preparation for the pollination process.

Diplostigmaty in plants: a novel mechanism that provides reproductive assurance.

Differentiation of female sexual organs in flowering plants is rare and contrasts with the wide range of male reproductive strategies. An unusual example involves diplostigmaty, the possession of spatially and temporally distinct stigmas in Sebaea (Gentianaceae). Here, the single pistil within a flower has an apical stigma, as occurs in most flowering plants, but also a secondary stigma that occurs midway down the style, which is physically discrete and receptive several days after the apical stigma. We examined the function of diplostigmaty in Sebaea aurea, an insect-pollinated species of the Western Cape of South Africa. Floral manipulations and measurements of fertility and mating patterns provided evidence that basal stigmas function to enable autonomous delayed self-pollination, without limiting opportunities for outcrossing and thus avoiding the costs of seed discounting. We suggest that delayed selfing serves as a mechanism of reproductive assurance in populations with low plant density. The possession of dimorphic stigma function provides a novel example of a flexible mixed-mating strategy in plants that is responsive to changing demographic conditions.

Watermelon transformation with Zucchini yellow mosaic virus coat protein gene and comparison with parental cultivar

The objective of this work was to transfer Zucchini yellow mosaic virus coat protein (ZYMV-CP) and neomycin phosphotransferase II (NPT II) genes to the watermelon 'Crimson Sweet'(CS) genome, and to compare the transgenic progenies T1 and T2 with the nontransformed parental cultivar for morphological, pomological, growth and yield characteristics. The ZYMV-CP gene was transferred by Agrobacterium tumefaciens. The presence of the gene in transgenic T0, T1 and T2 plants was determined by polymerase chain reaction, and the results were confirmed by Southern blot. Two experiments were performed, one in the winter-spring and the other in the summer-autumn. In both experiments, the hypocotyl length of transgenic seedlings was significantly higher than that of nontransgenic parental ones. In the second experiment, the differences between transgenic and nontransgenic individuals were significant concerning fruit rind thickness, flesh firmness, fruit peduncle length, size of pistil scar, and a* values for fruit stripe or flesh color. Transferring ZYMV-CP gene to CS genome affected only a few characteristics from the 80 evaluated ones. The changes in rind thickness, flesh firmness and flesh color a* values are favorable, while the increase in the size of pistil scar is undesirable. The transgenic watermelon line having ZYMV-CP gene and the parental cultivar CS are very similar.

A tobacco cDNA reveals two different transcription patterns in vegetative and reproductive organs

In order to identify genes expressed in the pistil that may have a role in the reproduction process, we have established an expressed sequence tags project to randomly sequence clones from a Nicotiana tabacum stigma/style cDNA library. A cDNA clone (MTL-8) showing high sequence similarity to genes encoding glycine-rich RNA-binding proteins was chosen for further characterization. Based on the extensive identity of MTL-8 to the RGP-1a sequence of N. sylvestris, a primer was defined to extend the 5' sequence of MTL-8 by RT-PCR from stigma/style RNAs. The amplification product was sequenced and it was confirmed that MTL-8 corresponds to an mRNA encoding a glycine-rich RNA-binding protein. Two transcripts of different sizes and expression patterns were identified when the MTL-8 cDNA insert was used as a probe in RNA blots. The largest is 1,100 nucleotides (nt) long and markedly predominant in ovaries. The smaller transcript, with 600 nt, is ubiquitous to the vegetative and reproductive organs analyzed (roots, stems, leaves, sepals, petals, stamens, stigmas/styles and ovaries). Plants submitted to stress (wounding, virus infection and ethylene treatment) presented an increased level of the 600-nt transcript in leaves, especially after tobacco necrosis virus infection. In contrast, the level of the 1,100-nt transcript seems to be unaffected by the stress conditions tested. Results of Southern blot experiments have suggested that MTL-8 is present in one or two copies in the tobacco genome. Our results suggest that the shorter transcript is related to stress while the larger one is a flower predominant and nonstress-inducible messenger.

Actin cytoskeleton regulates pollen tube growth and tropism

La fertilisation chez les plantes dépend de la livraison des cellules spermatiques contenues dans le pollen à l’ovule. Au contact du stigmate, le grain de pollen s’hydrate et forme une protubérance, le tube pollinique, chargé de livrer les noyaux spermatiques à l’ovule. Le tube pollinique est une cellule à croissance rapide, anisotrope et non autotrophe; ainsi tout au long de sa croissance à travers l’apoplaste du tissu pistillaire, le tube pollinique puise ses sources de carbohydrates et de minéraux du pistil. Ces éléments servent à la synthèse des constituants de la paroi qui seront acheminés par des vésicules de sécrétion jusqu’à l’apex du tube. Ce dernier doit aussi résister à des pressions mécaniques pour maintenir sa forme cylindrique et doit répondre à différents signaux directionnels pour pouvoir atteindre l’ovule. Mon projet de doctorat était de comprendre le rôle du cytosquelette dans la croissance anisotrope du tube pollinique et d’identifier les éléments responsables de sa croissance et de son guidage. Le cytosquelette du tube pollinique est composé des microfilaments d’actine et des microtubules. Pour assurer une bonne croissance des tubes polliniques in vitro, les carbohydrates et les éléments de croissance doivent être ajoutés au milieu à des concentrations bien spécifiques. J’ai donc optimisé les conditions de croissance du pollen d’Arabidopsis thaliana et de Camellia japonica qui ont été utilisés avec le pollen de Lilium longiflorum comme modèles pour mes expériences. J’ai développé une méthode rapide et efficace de fixation et de marquage du tube pollinique basée sur la technologie des microondes. J’ai aussi utilisé des outils pharmacologiques, mécaniques et moléculaires couplés à différentes techniques de microscopie pour comprendre le rôle du cytosquelette d’actine lors de la croissance et le tropisme du tube pollinique. J’ai trouvé que le cytosquelette d’actine et plus précisément l’anneau d’actine localisé dans la partie sub-apicale du tube est fortement impliqué dans la croissance et le maintien de l’architecture du tube à travers le contrôle de la livraison des vésicules de sécrétion. J’ai construit une chambre galvanotropique qui peut être montée sur un microscope inversé et qui sert à envoyer des signaux tropistiques bien précis à des tubes polliniques en croissance. J’ai trouvé que les filaments d’actine sont impliqués dans la capacité du tube pollinique à changer de direction. Ce comportement tropistique dépend de la concentration du calcium dans le milieu de croissance et du flux de calcium à travers des canaux calciques. Le gradient de calcium établi dans le tube pollinique affecte l’activité de certaines protéines qui se lient à l’actine et dont le rôle est la réorganisation des filaments d’actine. Parmi ces protéines, il y a celles de dépolymérisation de l’actine (ADF) dont deux spécifiquement exprimées dans le gamétophyte mâle d’Arabidopsis (ADF7 et ADF10). Par marquage avec des proteins fluorescents, j’ai trouvé que l’ADF7 et l’ADF10 ont des expressions différentielles pendant la microsporogenèse et la germination et croissance du tube pollinique et qu’elles partagent entre elles des rôles importants durant ces différents stades.

Destinée des S-RNases dans les tubes polliniques lors des croisements compatibles et incompatibles

L’auto-incompatibilité (AI) est la capacité génétiquement déterminée d’une plante fertile de rejeter son propre pollen. Chez les Solanacées l’AI dépend des éléments d’un locus fort complexe (locus S) multigénique. L’élément du locus-S exprimé dans le pistil est une ribonucléase (S-RNase) dont le rôle est de dégrader l’ARN chez le pollen self, tandis que l’élément du locus S exprimé dans le pollen est un ensemble de protéines du type F-box, qui sont normalement impliquées dans la dégradation des protéines. Cependant, comment les S-RNases self restent actives lors des croisements incompatibles et comment les S-RNases non-self sont inactivées lors des croisements compatibles ce n’est encore pas clair. Un modèle propose que les S-RNases non-self soient dégradées lors des croisements compatibles. Un autre modèle propose que toutes les S-RNases, self et non-self, soient d'abord séquestrées à l’intérieur d’une vacuole, et elles y resteraient lors des croisements compatibles. Lors de croisements incompatibles, par contre, elles seraient relâchées dans le cytoplasme, où elles pourront exercer leur action cytotoxique. Notre étude tente de répondre à ces questions. Notamment, nous cherchons à mettre en évidence la localisation vacuolaire et/ou cytoplasmique des S-RNases et leur concentration par immunolocalisation, en utilisant un anticorps ciblant la S11-RNase de Solanum chacoense et la microcopie électronique à transmission. Nos résultats montrent que la densité de marquage observée pour les S-RNases cytoplasmiques est significativement plus haute dans les tubes incompatibles que dans ceux compatibles ce qui nous indique que pour qu’un tube pollinique soit compatible il doit contenir une faible densité de S-RNase cytoplasmique.

Destins des S-RNases et interactions moléculaires dans le tube pollinique dans le cadre de l’auto-incompatibilité gamétophytique chez Solanum chacoense

L’auto-incompatibilité (AI) est une barrière reproductive prézygotique qui permet aux pistils d’une fleur de rejeter leur propre pollen. Les systèmes d’AI peuvent prévenir l’autofertilisation et ainsi limiter l’inbreeding. Dans l’AI gamétophytique, le génotype du pollen détermine son propre phénotype d’incompatibilité, et dans ce système, les déterminants mâles et femelles de l’AI sont codés par un locus multigénique et multi-allélique désigné le locus S. Chez les Solanaceae, le déterminant femelle de l’AI est une glycoprotéine stylaire extracellulaire fortement polymorphique possédant une activité ribonucléase et désignée S-RNase. Les S-RNases montrent un patron caractéristique de deux régions hypervariables (HVa et HVb), responsables de leur détermination allélique, et cinq régions hautement conservées (C1 à C5) impliquées dans l’activité catalytique ou la stabilisation structurelle de ces protéines. Dans ce travail, nous avons investigué plusieurs caractéristiques des S-RNases et identifié un nouveau ligand potentiel aux S-RNases chez Solanum chacoense. L’objectif de notre première étude était l’élucidation du rôle de la région C4 des S-RNases. Afin de tester l’hypothèse selon laquelle la région C4 serait impliquée dans le repliement ou la stabilité des S-RNases, nous avons généré un mutant dans lequel les quatre résidus chargés présents en région C4 furent remplacés par des résidus glycine. Cette protéine mutante ne s’accumulant pas à des niveaux détectables, la région C4 semble bien avoir un rôle structurel. Afin de vérifier si C4 est impliquée dans une liaison avec une autre protéine, nous avons généré le mutant R115G, dans lequel un acide aminé chargé fût éliminé afin de réduire les affinités de liaison dans cette région. Ce mutant n’affectant pas le phénotype de rejet pollinique, il est peu probable que la région C4 soit impliquée dans la liaison des S-RNases avec un ligand ou leur pénétration à l’intérieur des tubes polliniques. Enfin, le mutant K113R, dans lequel le seul résidu lysine conservé parmi toutes les S-RNases fût remplacé par un résidu arginine, fût généré afin de vérifier si cette lysine était un site potentiel d’ubiquitination des S-RNases. Toutefois, la dégradation des S-RNases ne fût pas inhibée. Ces résultats indiquent que C4 joue probablement un rôle structurel de stabilisation des S-RNases. Dans une seconde étude, nous avons analysé le rôle de la glycosylation des S-RNases, dont un site, en région C2, est conservé parmi toutes les S-RNases. Afin d’évaluer la possibilité que les sucres conjugués constituent une cible potentielle d’ubiquitination, nous avons généré une S11-RNase dont l‘unique site de glycosylation en C2 fût éliminé. Ce mutant se comporte de manière semblable à une S11-RNase de type sauvage, démontrant que l’absence de glycosylation ne confère pas un phénotype de rejet constitutif du pollen. Afin de déterminer si l’introduction d’un sucre dans la région HVa de la S11-RNase pourrait affecter le rejet pollinique, nous avons généré un second mutant comportant un site additionnel de glycosylation dans la région HVa et une troisième construction qui comporte elle aussi ce nouveau site mais dont le site en région C2 fût éliminé. Le mutant comportant deux sites de glycosylation se comporte de manière semblable à une S11-RNase de type sauvage mais, de manière surprenante, le mutant uniquement glycosylé en région HVa peut aussi rejeter le pollen d’haplotype S13. Nous proposons que la forme non glycosylée de ce mutant constitue un allèle à double spécificité, semblable à un autre allèle à double spécificité préalablement décrit. Il est intéressant de noter que puisque ce phénotype n’est pas observé dans le mutant comportant deux sites de glycosylation, cela suggère que les S-RNases ne sont pas déglycosylées à l’intérieur du pollen. Dans la dernière étude, nous avons réalisé plusieurs expériences d’interactions protéine-protéine afin d’identifier de potentiels interactants polliniques avec les S-RNases. Nous avons démontré que eEF1A, un composant de la machinerie de traduction chez les eucaryotes, peut lier une S11-RNase immobilisée sur résine concanavaline A. Des analyses de type pull-down utilisant la protéine eEF1A de S. chacoense étiquetée avec GST confirment cette interaction. Nous avons aussi montré que la liaison, préalablement constatée, entre eEF1A et l’actine est stimulée en présence de la S11-RNase, bien que cette dernière ne puisse directement lier l’actine. Enfin, nous avons constaté que dans les tubes polliniques incompatibles, l’actine adopte une structure agrégée qui co-localise avec les S-RNases. Ces résultats suggèrent que la liaison entre eEF1A et les S-RNases pourrait constituer un potentiel lien fonctionnel entre les S-RNases et l’altération du cytosquelette d’actine observée lors des réactions d’AI. Par ailleurs, si cette liaison est en mesure de titrer les S-RNases disponibles à l’intérieur du tube pollinique, ce mécanisme pourrait expliquer pourquoi des quantités minimales ou « seuils » de S-RNases sont nécessaires au déclenchement des réactions d’AI.