Régénération du tournesol ( Helianthus annuus L. ) par organogenèse : Etude du rôle de l'éthylène

Abstract

Un protocole de régénération du tournesol (Helianthus annuus L.) à partir d’explants de cotylédons prélevés après 2 jours de germination des embryons matures a été mis au point. La technique est réalisée en deux phases : * phase d’induction de la caulogenèse : culture des explants pendant 3 jours en milieu MS modifié liquide en présence d’ANA à 5,4 μM et de BAP à 4,4 μM ; * phase d’expression de la caulogenèse : transfert des tissus sur milieu MS modifié solide additionné d’ANA à 2,7 μM et à 2,2 μM pendant 3 semaines. Cette technique, génotype-indépendante, a permis de régénérer 30 variétés de tournesol dont 15 récalcitrantes jusque là. De plus, l’induction en milieu liquide permet d’obtenir un taux de caulogenèse, variable avec le génotype, de près de 90%. La phase de rhizogenèse est réalisée par transfert des pousses obtenues sur le milieu MS dont les macro-éléments et les micro-éléments sont réduits de moitié (MS/2), en présence d’ANA à 2,7 μM. Le rendement en plantules régénérés est d’environ 100 par graine. L’analyse de différents paramètres reflétant les modifications physiologiques et biochimiques des explants de cotylédons cultivés dans différentes conditions de culture, a montré qu’en milieu solide, les tissus ont un métabolisme général plus actif. Ceci se traduit par une croissance ainsi qu’une synthèse protéique plus importante. Le ralentissement du métabolisme pendant la culture en milieu liquide peut être dû à une moindre consommation d’oxygène ; la phase liquide serait une barrière à la disponibilité de gaz. L’oxygénation du milieu liquide pendant 3 jours entraîne une forte baisse du taux de caulogenèse. Ceci serait peut être dû à une meilleure disponibilité de l’O2, l’oxygène stimulant l’activité de l’enzyme formant l’éthylène ( EFE). L’accumulation de la méthionine, précurseur de l’éthylène, dans les tissus cultivés en milieu liquide appuie cette hypothèse. Le rôle inhibiteur de l’éthylène dans la régénération du tournesol par organogenèse à partir d’explants de cotylédons cultivés sur milieu solide est démontré par la mise en œuvre d’effecteurs de cette hormone. En effet, le CoCl2 et l’AgNO3 stimulent la caulogenèse. L’apport d’Ethéphon (générateur d’éthylène), associé ou non à l’ion Co2+, inhibe l’organogenèse. Lorsque l’Ethéphon est associé à l’AgNO3, la caulogenèse a lieu. La comparaison de la production d’éthylène et de son précurseur (ACC), selon la nature du milieu de culture, montre qu’en milieu liquide, la production d’éthylène est très faible pendant les 3 premiers jours de culture, alors qu’elle est maximale en milieu solide. Cette période correspond à la phase d’induction de la phase d’induction que les tissus réagissent à l’éthylène ; l’addition d’Ethéphon au milieu de culture pendant cette phase inhibe la caulogenèse. L’ajout d’AgNO3 en présence d’ Ethéphon lève cette inhibition. De plus, le C2H4 inhibe la rhizogenèse des pousses régénérées.