Mots-Clés

facteurs de transcription, domestication, chou, genomique, bioinformatique

Description

Stage M2 en bio-informatique : identification de variant ADN dans les éléments cis-régulateur sélectionnés au cours de la domestication des plantes.

Contexte
Le stage se déroulera dans l’équipe Flo_Re (Floral Regulators) au Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale (LPCV) situé sur le site du CEA de Grenoble. L’équipe Flo_Re étudie le programme développemental qui conduit à la formation des fleurs en s’intéressant à la fois à la fonction de régulateurs clés (dont la plupart sont des facteurs de transcription) et leur évolution au cours de l’histoire des plantes.

Le projet dans lequel s’inscrit ce stage vise à comprendre les bases moléculaires de la domestication des plantes. Nous nous focaliserons sur l’analyse des régions régulatrices car il est établi que nombre de changements sélectionnés au cours de la domestication ont eu lieu dans ces régions qui contrôle l’expression de séquences codantes restées inchangées1. Plus précisément, ces changements affectent probablement les sites de liaison à l’ADN des facteurs de transcription (TFBS pour « transcription factor binding site »). Nous voulons identifier ces changements de manière précise (au nucléotide près) et inférer leurs effets sur la régulation génique. L’idée est de mettre à profit les compétences de l’équipe en matière de modélisation des TFBS2,3 et nos connaissances en génétique du développement de la fleur pour identifier les mutations qui ont conduit à l’apparition et à la sélection par l’homme de trait d’intérêt agronomique. Par exemple la taille et la forme du fruit qui dépendent du développement de la fleur.

Objectif
Dans ce contexte l’objectif du stage sera d’identifier des variant d’ADN dans les régions régulatrices qui sont associés à différents morphotypes du chou (chou vert, chou rave, brocoli, chou-fleur, chou sauvage). Il faudra d’abord collecter les variant ségrégant chez ces choux à partir des données de re-séquençage disponibles pour 350 individus4,5. Il faudra ensuite tester si une association statistique existe entre la fréquence de ces variant et les différents morphotypes de chou. Nous annoterons les variant à l’aide de modèle TFBS disponibles pour de nombreux facteurs de transcription chez l’espèce modèle Arabidopsis thaliana pour voir s’ils sont susceptibles d’affecter la régulation de gènes clés pouvant expliquer les différents morphotypes de chou.

Prérequis
Connaissance de langage de programmation (bash, R ou Python)
Intérêt pour la biologie des plantes
Capacités à travailler en équipe
Savoir communiquer ses résultats et ses difficultés

Information pratiques
Le stage sera d’une durée d’environ 6 mois (la durée peut être adapté pour une stage de niveau M1).
Se fera entre avril et décembre 2023.
Se fera sous la direction de :

Romain BLANC-MATHIEU (Chercheur-Ingénieur CEA)
Jérémy LUCAS (Ingénieur CNRS)
François PARCY (Directeur de rechercher CNRS et responsable de l’équipe Flo_Re)

Pour candidater envoyer un email à romain.blancmathieu@cea.fr avec CC à jeremy.lucas@cea.fr et francois.parcy@cea.fr, en joignant un CV et en présentant vos motivation de manière succinctes.

Références

1.            Swinnen, G., Goossens, A. & Pauwels, L. Lessons from Domestication: Targeting Cis-Regulatory Elements for Crop Improvement. Trends Plant Sci. 21, 506–515 (2016).

2.            Lai, X. et al. Building Transcription Factor Binding Site Models to Understand Gene Regulation in Plants. Mol. Plant 12, 743–763 (2019).

3.            Lai, X. et al. The LEAFY floral regulator displays pioneer transcription factor properties. Mol. Plant 14, 829–837 (2021).

4.            Guo, N. et al. Genome sequencing sheds light on the contribution of structural variants to Brassica oleracea diversification. BMC Biol. 19, 93 (2021).

5.            Cheng, F. et al. Subgenome parallel selection is associated with morphotype diversification and convergent crop domestication in Brassica rapa and Brassica oleracea. Nat. Genet. 48, 1218–1224 (2016).