Molecular and genetic control of seed vigour in tomato : role of seed development and influence of temperature | Contrôle génétique et moléculaire de la qualité germinative chez la tomate : rôle du développement de la graine et influence de la température

Английский. TThe stable production of highly vigorous seeds whatever the environment is a key lever to increase crop yield. This is particularly important for high value seeds like tomato. Seed vigor includes a set of characteristics allowing the seed to germinate rapidly and homogeneously under optimal and stressful conditions, even after long periods of storage. These characteristics are acquired during seed development according to genetic programs that are poorly understood and under the influence of the maternal environment, particularly temperature. Understanding the mechanisms regulating seed vigour is therefore a major issue considering the effects of climate change. This thesis provides knowledge on the genetic and molecular determinisms of seed vigour in tomato in relation to heat stress, by focusing on germination, secondary dormancy and longevity. A spatio-temporal analysis of the transcriptome during fruit development revealed a network of co-expressed genes that were specific to the 3 tissues of the seed (embryo, endosperm and testa) and correlated with dormancy release and induction of longevity during maturation. Phenotypic variability of germination and longevity was studied by combining the effects of heat stress during fruit development and the effects of supra-optimal temperatures during imbibition on a multi-parental population MAGIC. QTLs and candidate genes were identified for these traits, that could be used as indicators to assess seed vigour during production and in pre-breeding programs.

Французский. La production stable de semences très vigoureuses quel que soit l’environnement est un levier clé pour augmenter les rendements. C’est particulièrement important pour les graines à forte valeur ajoutée comme la tomate. La vigueur comprend un ensemble de caractères permettant à la graine de germer de manière homogène et rapide dans des conditions optimales et pénalisantes et de ne pas se détériorer pendant le stockage. Ces traits sont acquis de manière séquentielle au cours du développement de la graine selon des programmes génétiques mal compris et sous l’influence de l’environnement maternel, notamment la température. La compréhension des mécanismes régulant la vigueur germinative représente donc un enjeu majeur face au changement climatique. Cette thèse apporte des connaissances sur les déterminismes génétiques et moléculaires régulant la vigueur germinative chez la tomate en lien avec le stress thermique en se focalisant sur la germination, dormance secondaire et longévité. Une analyse spatio-temporelle du transcriptome pendant la maturation de la graine a mis en évidence des réseaux de co-expression géniques corrélés à la longévité et levée de dormance et spécifiques des 3 tissus de la graine (embryon, albumen et enveloppes). L’étude de la variabilité phénotypique de la germination et longévité combinant l’effet de la température maternelle pendant le développement du fruit et l’effet de températures supra-optimales pendant l’imbibition sur une population multi-parentale MAGIC a permis d’identifier des QTL et gènes candidats pour ces traits. Ils pourront servir d'indicateurs pour évaluer la vigueur des graines pendant la production et lors de programmes de pré-selection.