Physcomitrella patens

Général

Bien que les lignées des mousses et des plantes vasculaires aient divergé depuis plus de 400 millions d’années, elles partagent des processus génétiques et physiologiques communs. Une étude comparative entre des représentants de ces deux lignées peut donner un aperçu des mécanismes évolutifs qui ont mené à la complexité des plantes modernes. C’est dans ce contexte que Physcomitrella patens (P. patens) est utilisée en tant qu’organisme modèle.

P. patens est l’un des rares organismes pluricellulaires connus présentant un fort taux de recombinaison homologue. Cette caractéristique permet la transgenèse ciblée : les chercheurs peuvent insérer une séquence d’ADN exogène à une position spécifique du génome. La possibilité de transgenèse ciblée, en complément d’études de génétique et génomique comparées avec d’autres plantes, permet d’élucider la fonction de certains gènes dans le développement et l’évolution des plantes. Enfin, P. patens est de plus en plus utilisée en recherche biotechnologique afin d’identifier des gènes permettant d’augmenter le rendement de récolte de cultures ou d’améliorer la santé humaine par exemple.

Nom : Physcomitrella patens
Classification phylogénétique : bryophyta (mousse) de la famille des Funariaceae
Génome séquencé
Taille du génome : environ 511 millions de paires de bases sur 27 paires de chromosomes. Nombre de gènes prédits codant des protéines : environ 30 000.

Reproduction

Comme toutes les mousses, le cycle de vie de P. patens est caractérisé par l’alternance de deux générations : un gamétophyte haploïde produisant des gamètes et un sporophyte diploïde produisant des spores haploïdes. La spore se développe en une structure filamenteuse appelée protonème, composée d’un chloronème riche en chloroplastes et d’un caulonème à croissance rapide. Les filaments du protonème se développent par croissance de leurs cellules apicales et peuvent aussi former des branches via leurs cellules sub-apicales. Au lieu de produire des branches secondaires, certaines des ces cellules peuvent acquérir la capacité de produire des gamétophores, des tiges feuillées ancrées au sol par des rhizoïdes et porteuses des organes sexuels : l’archégone (féminin) et anthéridie (masculin).

P. patens est monoïque : les organes femelles et mâles se trouvent sur la même plante. Dans l’eau, les spermatozoïdes peuvent nager de l’anthéridie jusqu’à l’archégone et y fertiliser un ovule. Le zygote résultant produit un sporophyte qui produira des milliers de spores par méiose.

Outils

Collection de mutants naturels ou induits
Banques de cDNA, d’ESTs (200,000)
Possibilité d’analyses transcriptomiques et protéomiques
Possibilité d’extinction de gènes par RNAi
Possibilité de cibler des gènes par recombinaison homologue
Possibilité d’extinction de gène par knock-out ou insertion de gènes rapporteurs par knock-in
Outils bio-informatiques
Carte physique pour clonage positionnel

Bases de données

Bases de données générales :

http://openwetware.org/wiki/Physcomitrella_patens

http://www.bryology.org

Bases de données génomiques :

http://moss.nibb.ac.jp/

http://www.ncbi.nlm.nih.gov

https://mycocosm.jgi.doe.gov/Phypa1_1/Phypa1_1.home.html

Infrastructures

Experts

Bibliographie

« Moss (Physcomitrella patens) functional genomics-Gene discovery and tool development, with implications for crop plants and human health », Ralf Reski and Wolfgang Frank, Briefings in functional genomics and proteomics, 2005

« The Physcomitrella genome reveals evolutionary insights into the conquest of land by Plants », Rensing S.A., et al., Science, 2008

« Mosses as Model Systems for the Study of Metabolism and Development », Cove D., Bezanilla M., Harries P., and Quatrano R., Annual Review of Plant Biology, 2006

« The Moss Physcomitrella patens », David Cove, Annual Review of genetics, 2005

« Physcomitrella patens: mosses enter the genomic age », Quatrano R.S., McDaniel S.F., Khandelwal A., Perroud P.F. and David J Cove D.J., Current Opinion in Plant Biology, 2007

« Exploring plant biodiversity: the Physcomitrella genome and beyond », Lang D., Zimmer AD., Rensing SA., Reski R., Trends in Plant Sciences, 2008

http://en.wikipedia.org/wiki/Physcomitrella_patens