Mots-Clés

Biologie des systèmes réseaux de gènes Intégration de données Floraison du maïs

Description

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Contexte

La date de de floraison de la fleur mâle du maïs (panicule) est un caractère d'importance majeur en agronomie. Il varie largement d'un génotype à l'autre, à la fois entre groupes génétiques et au sein d'un même groupe. Il est impliqué dans l'adaptation du maïs à la photopériode et au climat [1]. Un article publié par le laboratoire à montré que les éléments cis-régulateurs distaux (enhancers, silencers), sont des acteurs majeurs de la régulation de l'expression des gènes de manière tissue-spécifique au cours du développement de la plante [2]. Les variations génétiques localisées dans la séquence de ces éléments régulateurs pourraient donc expliquer une part de la variation phénotypique de la date de floraison du maïs. Cependant, leur rôle reste encore à explorer.

Objectifs

L'étudiant•e identifiera les régulateurs clefs de la date de floraison du maïs, et les variations génétiques qui pourraient expliquer les différences observées entre génotypes. Les objectifs du stage seront les suivants: 

(1) Identifier les éléments cis-régulateurs distaux impliqués dans la floraison et inférer le réseaux de gène qu'ils articulent. L'étudiant•e intègrera et analysera des données de génomique, épigénomique et transcriptomiques de 8 lignées de maïs issues du panel AMAIZING GeneATLAS (https://amaizing.fr) et ayant des dates de floraison contrastées. Il•Elle se familiarisera avec les méthodes d'inférence [3] et de comparaison [4] des réseaux de régulation des gènes et développera une pipeline d'analyse.

(2) Identifier les variations génétiques affectant les réseaux de régulation en utilisant des approches de génomique comparée.

(3) Valider les gènes clefs identifiés dans le réseau en comparant les résultats obtenus avec des données de transcriptomique (RNAseq) provenant de 2 génotypes obtenus en 18 ans d'une expérience de sélection divergente qui a sélectionné de manière réccurente chaque année, à partir de la même lignée de maïs, les individus les plus précoces et les plus tardifs [4].

Laboratoire d'accueil

Le stage se déroulera dans l'UMR Génétique Quantitative et Évolution - Le Moulon (http://moulon.inrae.fr/), située sur le plateau de Saclay. L'étudiant•e sera accueilli au sein de l'équipe GEvAD (http://moulon.inrae.fr/equipes/gevad/), spécialisée dans l'étude de la génétique et de l'adaptation des plantes domestiquées. 

Durée : 4 à 6 mois, début entre janvier et mars 2022.

--- English version ---

Context

Maize male flower – tassel – development and flowering time is a trait of agronomic interest that present a wide range of values within and between existing genetic groups and participate to the adaptation to photoperiod and climate [1]. A previous paper from our lab has shown that distal cis-regulatory elements (dCREs) such as enhancers are major regulators of tissue-specific gene expression during plant development [2]. Genetic variations in dCRE sequences could thus explain a part of the phenotypic variability of maize flowering time. However, their role in flowering time regulation is not yet known.

Aims

The student will be to identify the key regulators of maize flowering time, and the genetic variants that may explain differences between maize lines flowering time. The internship will pursue 3 aims : (i) Identify the dCREs and the gene regulatory networks involved in flowering time. To this end, the student will integrate and analyze genomic, epigenomic and transcriptomic data from 8 maize line with various flowering time from the AMAIZING GeneATLAS panel (https://amaizing.fr). They will familiarize themselves with network inference approaches [3] and comparison [4] and will develop and automatize pipelines analyze and compare gene regulatory networks. (ii) Identify the potential genetic variations that affect these gene regulatory networks using comparative genomic tools. (iii) Validate the key genes indentified in the network by crossing their results with RNAseq data from 2 genotypes deriving from the same population after an 18 years experiment that selected at each generation the earliest and latest flowering plants [5].

Host laboratory

The internship will take place at UMR Génétique Quantitative et Évolution - Le Moulon (http://moulon.inrae.fr/en/), in Paris Saclay. The student will join the GEvAD team (http://moulon.inrae.fr/en/equipes/gevad/), specialized in geteics an adaptation of domesticated plants.

Duration: 4 to 6 months,ng between January and March 2022.

Références

[1] Tenaillon, M. I. & Charcosset, A. A European perspective on maize history. C. R. Biol. 334, 221–228 (2011).

[2] Fagny, M. et al. Identification of Key Tissue-Specific, Biological Processes by Integrating Enhancer Information in Maize Gene Regulatory Networks. Front. Genet. 11, 1703 (2021).

[3] Sonawane, A. R., Weiss, S. T., Glass, K. & Sharma, A. Network Medicine in the Age of Biomedical Big Data. Front. Genet. 10, (2019).

[4] Padi, M. & Quackenbush, J. Detecting phenotype-driven transitions in regulatory network structure. Npj Syst. Biol. Appl. 4, 16 (2018).

[5] Tenaillon, M. I. et al. Transcriptomic response to divergent selection for flowering times reveals convergence and key players of the underlying gene regulatory network. http://biorxiv.org/lookup/doi/10.1101/461947 (2018) doi:10.1101/461947.