Institut de Botanique
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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Portrait scientifique

Ce sur quoi nous travaillons

La vie n'est pas facile quand l'environnement change. Il existe deux approches pour y faire face : les animaux s'enfuient, les plantes s’adaptent. Nous voulons comprendre comment. La clé réside dans la capacité les cellules végétales à modifier leur forme et améliorer leurs performances, ce qui est révélé par la très grande variété des plantes. Nous abordons cette question à trois niveaux : Dans le groupe de biodiversité appliquée, nous essayons d'identifier, de protéger et de valoriser la diversité évolutive. A la base, la connaissance des ancêtres sauvages de nos plantes cultivées. Dans le groupe Plant Stress, nous essayons de comprendre comment les plantes peuvent détecter, différencier et réagir de manière appropriée aux différents types de stress. Notre motivation est une agriculture durable pour l'avenir.

Nous travaillons donc sur les plantes cultivées Riz, Sorgho et vigne. L'hormone acide jasmonique agit au centre de cette régulation. Dans le groupe Biotechnologie cellulaire, nous nous intéressons à une question fondamentale de biologie du développement : à partir d'une seule cellule végétale, il est possible de régénérer tout un organisme entier, alors que c'est impossible à partir d'une cellule humaine. Comment une population cellulaire organise-t-elle un organisme ? Comment une cellule peut-elle percevoir son intégrité ? Répondre à ces questions scientifiques ouvre vers de nouvelles applications pour pouvoir manipuler des cellules en utilisant des "chevaux de Troie chimiques" sans perturber leur intégrité et pour combiner différentes cellules dans un bioréacteur microfluidique afin de produire des médicaments intéressants sur le plan thérapeutique.

Notre contribution pour DialogProTec

À l'aide de cultures cellulaires, nous avons analysé en détail les réponses immunitaires de la vigne et connaissons maintenant plusieurs gènes et réactions clés permettant de déterminer la capacité d'une cellule végétale à combattre efficacement un agent pathogène. Dans le jardin botanique du KIT, nous avons constitué une collection de vignes sauvages européennes (la souche d'origine de notre vigne), qui rassemble toute la diversité génétique existant encore en Allemagne pour cette espèce. En parallèle, en coopération avec l'Académie chinoise des sciences, tous ces génomes ont été décodés et organisés dans une base de données, ce qui permet de retrouver toutes les variantes des gènes existant à l'état naturel. Parmi ceux-ci sont présents des facteurs de transcription servant de commutateurs de gènes, particulièrement efficaces pour l'immunité des plantes.

Ils sont maintenant utilisés pour développer une procédure de test d'activation de l'immunité. Ainsi, pour révéler l'activité du commutateur, nous avons réalisé une construction génique en plaçant la séquence de contrôle de ces commutateurs en amont du gène codant pour la protéine fluorescente verte, capable d'émettre de la lumière. Cette construction d'un gène marqueur est introduite dans des cellules végétales. L'activation de ce gène devient visible par l'émission d'une lumière verte quantifiable. Ces cellules seront ensuite intégrées au système de puce mis au point par le partenaire KIT-IMT, de sorte que nous puissions étudier les souches fongiques fournies par le partenaire IWBF. Les souches qui font s'allumer notre « détecteur d’immunité » seront ensuite étudiées plus en détail par le partenaire ALUF afin d’identifier le signal responsable de cette réponse immunitaire.

Références

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Guan P, Terigele, Schmidt F, Riemann M, Fischer J, Thines E, Nick P (2020) Hunting modulators of plant defence - the Grapevine Trunk Disease fungus Eutypa lata secretes an amplifier for plant basal immunity. J Exp Bot 71, 3710–3724

Khattab IM, Sahi VP, Baltenweck R, Grondard AM, Hugueney P, Bieler E, Dürrenberger M, Riemann M, Nick P (2021) Ancestral chemotypes of cultivated grapevine with resistance to Botryosphaeriaceae related Dieback allocate metabolism towards bioactive stilbenes. New Phytologist 229, 1133-1146

Akaberi S, Wang H, Claudel P, Riemann M, Hause B, Hugueney P, Nick P (2018) Grapevine Fatty Acid Hydroperoxide Lyase Generates Actin-Disrupting Volatiles and Promotes Defence-Related Cell Death. J Exp Bot 69, 2883-2896

Duan D, Fischer S, Merz PR, Bogs J, Riemann M, Nick P (2016) An ancestral allele of grapevine transcription factor MYB14 promotes plant defence. J Exp Bot 67, 1795-1804

Nick P (2014) Schützen und nützen - von der Erhaltung zur Anwendung. Fallbeispiel Europäische Wildrebe. Hoppea Denkschr Regensb Bot Ges Sonderband, 159-173

Les Collaborateurs

Prof. Dr. Peter Nick, Chef du projet

Dr. Alexandra Wolf, Coordinatrice

M. Sci. Christian Metzger, Canditat au doctorat