Involvement of MYB6-like and GL2 transcription factors in trichome development in Nicotiana tabacum

Details

Supervisors

Hachez, Charles

Faculty

Faculté des sciences

Degree label

Master [120] en biochimie et biologie moléculaire et cellulaire, à finalité approfondie

Abstract

English: This thesis focuses on the involvement of the transcription factors NtMYB6 and NtGL2 in the development of Nicotiana tabacum trichomes. Trichomes, specialized structures present on the aerial organs of plants, play a crucial role in defense against biotic and abiotic stresses, while offering remarkable potential for the production of secondary metabolites. The aim of this thesis was to characterize the expression and functional role of the NtMYB6 and NtGL2 genes in the trichome formation process. To do this, we created reporter constructs using the Gateway cloning technique to form the plasmids pGL2::nls-GFP-GUS and pMYB6::nls GFP-GUS, which were used to assess their expression profiles. Using reverse genetics approaches focused on the MYB6 gene, we generated transgenic lines overexpressing and other lines inactivating the NtMYB6 gene. The lines were studied by phenotypic analyses using microscopy to understand their impact on trichome initiation and development. GFP fluorescence revealed NtGL2 activity in the stem of non-glandular trichomes and long glandular trichomes, with a progressive decrease in mature leaves, while NtMYB6 was expressed only in roots. Functional analyses, involving CRISPR-Cas9 overexpression and knockout of NtMYB6, did not reveal any significant changes in trichome morphology or density. However, bioinformatics analyses indicate that NtMYB6 is an ortholog of AtMYB111 from Arabidopsis thaliana, whose ectopic expression in tobacco modulates flavonol content. This suggests a potential role for NtMYB6 in the regulation of flavonols in tobacco. The results confirm the involvement of NtGL2 in trichome development, as suggested in the literature. While the involvement of NtMYB6 in trichome development remains unclear. These preliminary results enrich our understanding of the genetic regulation of trichome development. However, further research is required to determine the precise functions of NtMYB6 and NtGL2, as well as their contribution to trichome development. Français: Ce mémoire porte sur l’implication des facteurs de transcription NtMYB6 et NtGL2 dans le développement des trichomes de Nicotiana tabacum. Les trichomes, structures spécialisées présentes sur les organes aériens des plantes, jouent un rôle crucial dans la défense contre les stress biotiques et abiotiques, tout en offrant un potentiel remarquable pour la production de métabolites secondaires. L'objectif de ce mémoire était de caractériser l’expression et le rôle fonctionnel des gènes NtMYB6 et NtGL2 dans le processus de formation des trichomes. Pour cela, nous avons créé des constructions rapporteuses à l'aide de la technique du clonage par Gateway, afin de former les plasmides pGL2::nls-GFP-GUS et pMYB6::nls-GFP-GUS, qui ont permis d’évaluer leurs profils d’expression. Par des approches de génétique inverse concentrées sur le gène MYB6, nous avons généré des lignées transgéniques surexprimant ou inactivant le gène NtMYB6. Les lignées ont été étudiées au moyen d'analyses phénotypiques réalisées à l'aide de microscopie pour comprendre leur impact sur l’initiation et le développement des trichomes. La fluorescence GFP a révélé une activité de NtGL2 dans la tige des trichomes non glandulaires et les longs trichomes glandulaires, avec une diminution progressive dans les feuilles matures, tandis que NtMYB6 s’exprime uniquement dans les racines. Les analyses fonctionnelles, impliquant la surexpression et le knock-out CRISPR-Cas9 de NtMYB6, n’ont pas révélé de changements significatifs dans la morphologie ou la densité des trichomes. Cependant, des analyses bioinformatiques indiquent que NtMYB6 est un orthologue de AtMYB111 d'Arabidopsis thaliana, dont l'expression ectopique dans le tabac module le contenu en flavonols. Cela suggère un rôle potentiel de NtMYB6 dans la régulation des flavonols chez le tabac. Les résultats confirment l'implication de NtGL2 dans le développement des trichomes, comme le suggère la littérature. Tandis que l'implication de NtMYB6 dans le développement des trichomes reste encore floue. Ces résultats préliminaires enrichissent notre compréhension de la régulation génétique du développement des trichomes. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer les fonctions précises de NtMYB6 et NtGL2, ainsi que leur contribution aux développements des trichomes.