A Versatile High Throughput Screening Platform for Plant Metabolic Engineering Highlights the Major Role of ABI3 in Lipid Metabolism Regulation

Traditional functional genetic studies in crops are time consuming, complicated andcannot be readily scaled up. The reason is that mutant or transformed crops need tobe generated to study the effect of gene modifications on specific traits of interest.However, many crop species have a complex genome and a long generation time. Asa result, it usually takes several months to over a year to obtain desired mutants ortransgenic plants, which represents a significant bottleneck in the development of newcrop varieties. To overcome this major issue, we are currently establishing a versatileplant genetic screening platform, amenable to high throughput screening in almost anycrop species, with a unique workflow. This platform combines protoplast transformationand fluorescence activated cell sorting. Here we show that tobacco protoplasts canaccumulate high levels of lipid if transiently transformed with genes involved in lipidbiosynthesis and can be sorted based on lipid content. Hence, protoplasts can be usedas a predictive tool for plant lipid engineering. Using this newly established strategy, wedemonstrate the major role ofABI3in plant lipid accumulation. We anticipate that thisworkflow can be applied to numerous highly valuable metabolic traits other than storagelipid accumulation. This new strategy represents a significant step toward screeningcomplex genetic libraries, in a single experiment and in a matter of days, as opposed toyears by conventional means.This work was partly funded through the CSIRO Synthetic Biology Future Science Platform and the CSIRO Research Office CERC Postdoctoral Fellowship schem

Library screening for metabolic engineering applications

Plant based research is undermined by the lack of plant based systems that allow rapid testing of large gene libraries. Most current screening system are based on technologies that are not transferrable between species and do not allow tissue-specific or cell-type-specific screening. We are currently developing a new strategy using protoplast transformation, cell sorting based on physiological trait, and single cell sequencing, to allow screening of large gene libraries. Our group is focusing primarily on oil accumulation, but once set-up this tool could be used for screening a multitude of physiological trait. In addition, because this technology is based on protoplast, there is strong chances that this technology could be transferable to a wide diversity of plants and tissues

Rational Design of Novel Fluorescent Enzyme Biosensors for Direct Detection of Strigolactones

Strigolactones are plant hormones and rhizosphere signaling molecules with key roles in plant development, mycorrhizal fungal symbioses, and plant parasitism. Currently, sensitive, specific, and high-throughput methods of detecting strigolactones are limited. Here, we developed genetically encoded fluorescent strigolactone biosensors based on the strigolactone receptors DAD2 from Petunia hybrida, and HTL7 from Striga hermonthica. The biosensors were constructed via domain insertion of circularly permuted GFP. The biosensors exhibited loss of cpGFP fluorescence in vitro upon treatment with the strigolactones 5-deoxystrigol and orobanchol, or the strigolactone analogue rac-GR24, and the ShHTL7 biosensor also responded to a specific antagonist. To overcome biosensor sensitivity to changes in expression level and protein degradation, an additional strigolactone-insensitive fluorophore, LSSmOrange, was included as an internal normalization control. Other plant hormones and karrikins resulted in no fluorescence change, demonstrating that the biosensors report on compounds that specifically bind the SL receptors. The DAD2 biosensor likewise responded to strigolactones in an in vivo protoplast system, and retained strigolactone hydrolysis activity. These biosensors have applications in high-throughput screening for agrochemical compounds, and may also have utility in understanding strigolactone mediated signaling in plants. </p

Rational Design of Novel Fluorescent Enzyme Biosensors for Direct Detection of Strigolactones

Strigolactones are plant hormones and rhizosphere signaling molecules with key roles in plant development, mycorrhizal fungal symbioses, and plant parasitism. Currently, sensitive, specific, and high-throughput methods of detecting strigolactones are limited. Here, we developed genetically encoded fluorescent strigolactone biosensors based on the strigolactone receptors DAD2 from Petunia hybrida, and HTL7 from Striga hermonthica. The biosensors were constructed via domain insertion of circularly permuted GFP. The biosensors exhibited loss of cpGFP fluorescence in vitro upon treatment with the strigolactones 5-deoxystrigol and orobanchol, or the strigolactone analogue rac-GR24, and the ShHTL7 biosensor also responded to a specific antagonist. To overcome biosensor sensitivity to changes in expression level and protein degradation, an additional strigolactone-insensitive fluorophore, LSSmOrange, was included as an internal normalization control. Other plant hormones and karrikins resulted in no fluorescence change, demonstrating that the biosensors report on compounds that specifically bind the SL receptors. The DAD2 biosensor likewise responded to strigolactones in an in vivo protoplast system, and retained strigolactone hydrolysis activity. These biosensors have applications in high-throughput screening for agrochemical compounds, and may also have utility in understanding strigolactone mediated signaling in plants. </p

Duplicate maize wrinkled1 transcription factors activate target genes involved in seed oil biosynthesis

L'article original est publié par The American Society of Plant BiologistsWRINKLED1 (WRI1), a key regulator of seed oil biosynthesis in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), was duplicated during the genome amplification of the cereal ancestor genome 90 million years ago. Both maize (Zea mays) coorthologs ZmWri1a and ZmWri1b show a strong transcriptional induction during the early filling stage of the embryo and complement the reduced fatty acid content of Arabidopsis wri1-4 seeds, suggesting conservation of molecular function. Overexpression of ZmWri1a not only increases the fatty acid content of the mature maize grain but also the content of certain amino acids, of several compounds involved in amino acid biosynthesis, and of two intermediates of the tricarboxylic acid cycle. Transcriptomic experiments identified 18 putative target genes of this transcription factor, 12 of which contain in their upstream regions an AW box, the cis-element bound by AtWRI1. In addition to functions related to late glycolysis and fatty acid biosynthesis in plastids, the target genes also have functions related to coenzyme A biosynthesis in mitochondria and the production of glycerol backbones for triacylglycerol biosynthesis in the cytoplasm. Interestingly, the higher seed oil content in ZmWri1a overexpression lines is not accompanied by a reduction in starch, thus opening possibilities for the use of the transgenic maize lines in breeding programs

Transcriptome database resource and gene expression atlas for the rose

International audienceBackground: For centuries roses have been selected based on a number of traits. Little information exists on the genetic and molecular basis that contributes to these traits, mainly because information on expressed genes for this economically important ornamental plant is scarce. Results: Here, we used a combination of Illumina and 454 sequencing technologies to generate information on Rosa sp. transcripts using RNA from various tissues and in response to biotic and abiotic stresses. A total of 80714 transcript clusters were identified and 76611 peptides have been predicted among which 20997 have been clustered into 13900 protein families. BLASTp hits in closely related Rosaceae species revealed that about half of the predicted peptides in the strawberry and peach genomes have orthologs in Rosa dataset. Digital expression was obtained using RNA samples from organs at different development stages and under different stress conditions. qPCR validated the digital expression data for a selection of 23 genes with high or low expression levels. Comparative gene expression analyses between the different tissues and organs allowed the identification of clusters that are highly enriched in given tissues or under particular conditions, demonstrating the usefulness of the digital gene expression analysis. A web interface ROSAseq was created that allows data interrogation by BLAST, subsequent analysis of DNA clusters and access to thorough transcript annotation including best BLAST matches on Fragaria vesca, Prunus persica and Arabidopsis. The rose peptides dataset was used to create the ROSAcyc resource pathway database that allows access to the putative genes and enzymatic pathways. Conclusions: The study provides useful information on Rosa expressed genes, with thorough annotation and an overview of expression patterns for transcripts with good accuracy

Bilan 2015 du dispositif national de surveillance de la santé des mollusques marins

Depuis 1992, la surveillance de la santé des mollusques marins du littoral français est assurée par le réseau de Pathologie des Mollusques (Repamo). Ses activités s’inscrivent dans le cadre de la Directive Européenne 2006/88/CE. Depuis son évaluation par la plateforme nationale d’épidémiosurveillance en santé animale en 2012, l’objectif de surveillance est la détection précoce des infections dues à des organismes pathogènes exotiques et émergents affectant les mollusques marins sauvages et d’élevage. L’année 2015 est la première année de transition pour laquelle un début d’évolution des modalités de surveillance de la santé des mollusques marins animées par l’Ifremer a été amorcé. Un dispositif hybride de surveillance a été mis en place, s’appuyant sur l’existant et intégrant des débuts d’évolution. La surveillance événementielle a constitué l’activité principale du dispositif en 2015 et s’est appuyée sur des réseaux existants : (1) la surveillance des mortalités observées sur des animaux sentinelles déployés sur les sites ateliers des réseaux Ifremer RESCO 2 (12 sites) pour l’huître creuse Crassostrea gigas et MYTILOBS 2 (8 sites) pour la moule bleue Mytilus edulis. Pour l’huître creuse Crassostrea gigas, la mortalité cumulée moyenne était de 50,3% (écart-type 10,9%) pour le naissain standardisé Ifremer (NSI), de 11,0% (écart-type 9,1%) pour les huîtres de 18 mois et de 7,3% (écart-type 5,6%) pour les huîtres de 30 mois. Les mortalités ont été observées principalement entre le début du mois de mai et la mi-juillet. Lors de ces épisodes de mortalité, des prélèvements d’animaux ont été réalisés en vue d’analyses diagnostiques : 7 prélèvements pour le NSI, 2 pour les huîtres de 18 mois et 1 pour les huîtres de 30 mois. Aucun agent réglementé n’a été détecté dans les échantillons d’huîtres creuses prélevés et analysés. Le virus OsHV-1 a été détecté dans les 7 échantillons analysés de NSI, dans 2 échantillons analysés d’huîtres de 18 mois et dans 1 échantillon analysé d’huîtres de 30 mois. La bactérie Vibrio aestuarianus a été détectée dans 5 échantillons analysés de NSI, dans 1 échantillon d’huîtres de 18 mois et dans 1’échantillon d’huîtres de 30 mois. Pour la moule bleue Mytilus edulis, des mortalités cumulées variant de 9% sur le site du Vivier à 51% sur le site des filières du Pertuis Breton ont été estimées. Les mortalités ont été observées au printemps sur des moules âgées d’une année et en automne sur des moules plus jeunes. Lors de ces épisodes de mortalités, des prélèvements d’animaux ont été réalisés en vue d’analyses diagnostiques : 2 prélèvements pour les moules d’une année et 1 pour les jeunes moules. Ces prélèvements ont eu lieu dans le Pertuis Breton. Aucun agent réglementé n’a été détecté dans les échantillons de moules prélevés et analysés. Des bactéries du groupe Splendidus ont été détectées dans les 3 échantillons de moules analysés. (2) la surveillance s’appuyant sur les déclarations de mortalités de mollusques par les conchyliculteurs et pêcheurs à pied professionnels auprès des Directions départementales des territoires et de la mer (DDTM). Cette modalité s’applique aux huîtres creuses et aux moules bleues lorsqu’il n’existe pas de site atelier RESCO 2 ou MYTILOBS 2 dans la zone où des mortalités sont déclarées par les conchyliculteurs ou pêcheurs à pied. Le réseau REPAMO 2 a réalisé 22 interventions, dont 15 pour les moules Mytilus edulis, 4 pour les coques Cerastoderma edule, 2 pour les palourdes Ruditapes sp. et 1pour les coquilles saint Jacques Pecten maximus. La recherche d’agents infectieux dans ces espèces de mollusques prélevés lors de hausse de mortalité a permis de mettre en évidence les parasites réglementés Perkinsus olseni dans 1 lot de palourdes, et Marteilia refringens dans 4 lots de moules, ainsi que le virus OsHV-1 dans 1 lot de palourdes et 1 lot de coques, la bactérie Vibrio aestuarianus dans 3 lots de coques, et des bactéries du groupe Splendidus dans 3 lots de coques et dans 13 lots de moules. L’année 2015 a également permis la démonstration sur un site atelier d’un exercice de surveillance programmée, ciblée et fondée sur les risques d’introduction et d’installation d’un organisme pathogène exotique. Elle a concerné le parasite Mikrocytos mackini de l’huître creuse Crassostrea gigas, sur un site atelier de la Charente-Maritime, suivi par le réseau RESCO 2. Le parasite Mikrocytos mackini n’a pas été détecté. En revanche, le parasite Marteilia refringens a été détecté dans ¾ des prélèvements d’huîtres réalisés. Dans le cadre du soutien scientifique et technique de l’évolution de la surveillance événementielle, l’année 2015 a également permis de poursuivre la démarche relative aux développements méthodologiques en lien avec la surveillance événementielle des mortalités de mollusques marins. Une étude de faisabilité de la recherche prospective de regroupements spatio-temporels d’événements de mortalités d’huîtres creuses a été préparée en collaboration avec tous les acteurs de la santé des mollusques marins en Normandie. Un outil de collecte et d’analyse des données de signalements des mortalités, automatisé, simple d’utilisation et flexible, a été élaboré