Contexte

La rencontre de génomes d’origines différentes chez les hybrides interspécifiques entraine fréquemment une nouvelle régulation du génome due à divers mécanismes moléculaires. Certaines composantes épigénétiques sont liées à ce que Barbara Mc Clintock appelait en 1984 le genomic shock phenomenon. Les ARN interférents contribuent également à des hérédités non additives de l’expression. De plus, d’autres variations résultent de la juxtaposition et de l’interaction de réseaux de régulation divergents. L’hybridation interspécifique, avec ses conséquences sur la régulation du génome et donc sur le phénome, est considérée comme l’un des moteurs importants de l’évolution des complexes d’espèces permettant l’émergence de nouveaux phénotypes. L’expression non-équilibrée des différentes formes alléliques d’un même gène est commune aussi bien chez les animaux que chez les végétaux. L’étude de l’expression allèle spécifique est particulièrement importante pour des hybrides interspécifiques, pour lesquels une modification des réseaux de régulation peut se combiner avec des fonctionnalités différentes des haplotypes alléliques des espèces parentales.

Les agrumes cultivés constituent un bon modèle pour aborder ces études. Ils sont en effet issus d’une évolution résultant d’hybridation interspécifique (évolution réticulée) impliquant quatre taxons ancestraux et leurs structures phylogénomiques sont aujourd’hui décryptées. Des études sur des hybrides somatiques d’agrumes ont par ailleurs révélé une dominance globale de l’espèce C. reticulata (mandariniers) combinée à diverses espèces et genres apparentés tant au niveau du phénome, du protéome que du transcriptome. La compréhension des mécanismes de régulation du génome chez les hybrides interspécifiques est aujourd’hui essentielle pour optimiser les stratégies d’amélioration des agrumes.

Objectifs du stage

Des données RNA-Seq de diverses espèces d’agrumes (taxons ancestraux et espèces issues d’hybridations interspécifiques) étant disponibles, nous proposons de les revisiter pour étudier les expressions allèles ancestraux spécifiques. Le stage s’intéressera à l’étude de l’expression allèle spécifique sur deux groupes variétaux :

1. un groupe de quatre espèces (Bigaradier, C. x aurantium ; Pomélo, C. x paradisi, Oranger, C. x sinensis et Clémentinier, C. x clementina) issues d’hybridations interspécifiques au sein du complexe C. reticulata / C. maxima (deux taxons ancestraux ; figure 1) ;
2. un groupe de deux espèces (Citronnier, C. x limon et Bergamotier C. x bergamia) du complexe C. reticulata / C. maxima / C. medica (trois taxons ancestraux ; figure 2).

Une fois les SNP diagnostiques des taxons validés dans les exons des gènes annotés sur les génomes de référence avec les données de RNA-Seq disponibles, le stagiaire essaiera de mettre en évidence :

• s’il existe une expression différentielle des gènes entre les représentants des trois taxons ancestraux considérés (pour deux organes -feuille et fleur- traités séparément),
• si l’on observe une additivité de l’expression génique chez des espèces d’origine interspécifique,
• si les profils de régulation entre les deux organes pour une même espèce sont comparables,
• si les profils de régulation pour un même organe entre variété pour les gènes présentant la même configuration d’hétérozygotie interspécifique sont comparables,
• des réseaux de régulation par une approche de co-expression génique.

L’ensemble des données sont déjà disponibles (RNAseq de deux organes pour 6 espèces, données de reséquençage des 4 taxons ancestraux, structures phylogénomiques connues, set de SNP diagnostiques, séquences de références annotées…).

Profil souhaité

Master en Bioinformatique ou en Biologie des Plantes avec des connaissances affirmées en génomique et un intérêt marqué pour la bioanalyse et l'analyse de gros jeux de données. Une bonne connaissance de l'environnement Linux est souhaitable.

Le stagiaire sera basé au sein de l’équipe SEAPAG à Montpellier (UMR AGAP, campus Cirad Lavalette, avenue Agropolis)

Indemnité de stage

Stage rémunéré financé par le projet Etendard GenomeHarvest de la Fondation Agropolis.

Durée de stage

6 mois

Encadrement

Franck Curk et Patrick Ollitrault (équipe SEAPAG, UMR Agap Cirad-Inra-SupAgro Montpellier) et Philippe Lashermes (UMR DIversité Adaptation DEveloppement des plantes – DIADE ; IRD/Université Montpellier).

Références

• McClintock B. 1984. The significance of responses of the genome to challenge. Science 226: .792–801