Génétique et génomique des aiguillons de la tige du rosier | Genetics and genomics of prickles on rose stem

anglais. Prickle is an undesirable trait inmany crops as it makes crops difficult to handle, harvest, and can injure workers. Roses are among the most important ornamental plants, and most roses present prickles on their stems.There is a strong demand from producers and breeders for glabrous rose cultivars, particularly in cut roses. The genetic and molecular mechanisms underlying prickle initiation and development remain still largely unknown. Our objectives are to decipher the genetic and molecular control of prickle initiation and development in rose using anatomic, genetic and genomic approaches. By a survey of the different types of prickle within the genus Rosa,we classified them in two types: non-glandular(NGP) and glandular prickles (GP), with theNGP being the most common. We demonstrated that NGP are originated from a cell layer below the protoderm contrary to what was previously described. Using a F1 progeny, we detected four QTLs controlling the presence and density of stem prickle. We characterized rose gene homologues known in Arabidopsis that involved in trichome initiation. Minor different expression of the homologues in P and NP, suggesting different gene pathway between prickles and trichomes. Molecular bases of prickle initiation and development were explored using an RNA-Seq strategy by comparing the transcriptome (i) of glabrous and prickle shoots and (ii) during prickle development. We have identified key genes and regulatory networks controlling prickle initiation and development, with interesting genes below the QTLs. Throughthis project, we have built a genetic model system for studying prickles and open new research areas in the plant sciences.

français. Les aiguillons sont un caractère indésirable. Leur présence rend difficile la culture et la récolte et provoque des blessures sur les producteurs. Le rosier est la plante ornementale la plus importante économiquement. Du fait de la présence d’aiguillons chez de nombreuses roses, la demande des obtenteurs et producteurs est forte pour des rosiers inermes. Les mécanismes génétiques et moléculaires de l’initiation et du développement des aiguillons sont peu connus.Les objectifs sont d’identifier les réseaux génétiques et moléculaires de l’initiation et du développement des aiguillons par des approches anatomique, génétique et génomique. Une analyse anatomique au sein du genre Rosa a mis en évidence 2 types d’aiguillons : glandulaires et non-glandulaires.Ces derniers sont les plus courants et ont une origine sous-épidermique.Par une approche génétique, nous avons identifié 4 QTLs responsables de la présence et de la densité des aiguillons sur la tige.L’analyse d’homologues, connus pour contrôler les trichomes chez Arabidopsis, n’a pas montré de différence d’expression entre rosiers épineux et glabres, suggérant peu de lien entre trichomes et aiguillons. Les bases moléculaires de l’initiation et du développement des aiguillons ont été étudiées par RNA-Seq en comparant le transcriptome de tiges (i) avec et sans aiguillons et (ii) à différents stades de développement des aiguillons. Nous avons identifié des réseaux de régulation contrôlant l'initiation et le développement des aiguillons, avec des gènes intéressants sous les QTLs. Par cette étude,nous avons construit un modèle génétique pour l’étude des aiguillons et ouvert des perspectives de recherche de ces structures.