Le rosier est connu pour la beauté et la diversité de sa fleur, ses multiples couleurs, ses différentes formes et son parfum. Depuis plusieurs années, des recherches sont menées afin de décrypter les différents composants du parfum de la rose et pour trouver les gènes responsables de la synthèse de ces composés.
L’association de ces nombreux composés (plus de 60 identifiés dans les pétales) donne des parfums très variés. Lors de cette étude, des croisements ont été créés entre rosiers exprimant différents parfums. La transmission des composés a été analysée dans la descendance (environ 80 descendants).
Cette étude a permis de localiser des régions du génome responsables de la production des composants majeurs de ces parfums, dont le 2-phényléthanol (2PE), une molécule aromatique. Le parent femelle utilisé pour le croisement ne produit pas le 2PE, contrairement au parent mâle et à la moitié des descendants. Le gène codant l’enzyme responsable de la production de ce composé a été identifié : Rosa hybrida phenylacetaldehyde synthase (RhPAAS). Des études d’expression de ce gène dans les descendants ont permis de confirmer le lien entre la présence du 2PE et l’expression d’un des allèles (une des versions du gène) transmis par le parent mâle.
Au-delà de la connaissance sur le parfum du rosier, ce travail permet d’envisager des outils de sélection pour s’assurer de la présence de composés dans les futures variétés de rosier.
Partenaires : ce travail a été mené par l’UMR IRHS à Angers et l’UMR LBVPAM à Saint Etienne
Financement : projet ANR ROSASCENT
Publication associée : Hibrand Saint-Oyant L, Roccia A, Cavel E, Caissard J-C, Machenaud J, Thouroude T, Jeauffre J, Bony A, Dubois A, Vergne P et al: Biosynthesis of 2-Phenylethanol in Rose Petals Is Linked to the Expression of One Allele of RhPAAS. Plant Physiology 2019, 179(3):1064-1079. DOI: https://doi.org/10.1104/pp.18.01468
L'origine inattendue du parfum de la rose
La rose est la fleur la plus vendue au monde. Composé de centaines de molécules odorantes, son parfum est utilisé depuis l’Antiquité par les parfumeurs et l’industrie de la cosmétique. L’odeur typique de rose est attribuée principalement aux molécules de la famille des monoterpènes (en particulier le géraniol). Comment ces monoterpènes sont-ils synthétisés chez les roses et pourquoi certaines roses ne sont-elles pas parfumées ? Ce sont les deux questions auxquelles ont tenté de répondre les équipes de chercheurs.
Jusqu’à présent, on pensait qu’il n’existait qu’une seule voie de biosynthèse de ces monoterpènes, faisant intervenir des enzymes de la famille des terpènes synthases. Pour la première fois, les chercheurs révèlent, chez la rose, une nouvelle voie de biosynthèse de ces monoterpènes : celle-ci ne fait pas intervenir des terpènes synthases mais une enzyme appelée nudix hydrolase (RhNUDX1). Les scientifiques ont également montré que les roses non parfumées n’expriment pas le gène RhNUDX1.
L'UMR IRHS (INRAE Pays de la Loire) a contribué à ce travail en démontrant que RhNUDX1 colocalise avec un QTL (Quantitative Trait Loci) pour la production de géraniol en utilisant une descendance F1 issue du croisement entre 'Old Blush' et R. wichurana, développée par l'équipe GDO de l'UMR.
L'unité LBVPAM (Saint Etienne) a été la première à révéler que la synthèse du parfum des roses se faisait de manière originale par rapport aux autres plantes aromatiques. L'équipe a ainsi expliqué que le géraniol est l’une des molécules responsables du parfum des roses, et décelé la présence d’un gène clé (RhNUDX1), jamais trouvé auparavant dans la synthèse du parfum, qui était 7 000 fois plus exprimé dans les roses odorantes.
Le type d’enzymes nudix hydrolase est connu chez tous les êtres vivants mais n’avait encore jamais été associé au parfum. Par exemple, chez Arabidopsis, une nudix hydrolase similaire intervient dans l’élimination des produits toxiques de la cellule lors d’un stress oxydatif, évitant ainsi des dommages génétiques.
A terme, ces résultats devraient permettre de comprendre quelle est l’origine du parfum de la rose, et en particulier de savoir si la fonction spécifique de RhNUDX1 est apparue au cours de la domestication de cette plante ou de manière plus ancienne au cours de l’évolution. De plus, ces travaux permettent d’expliquer pourquoi de nombreuses roses sont dépourvues de parfum (le plus souvent les roses coupées, destinées au bouquet) : ces fleurs n’expriment pas RhNUDX1. La découverte de ce gène permet d’envisager la possibilité de l’utiliser comme marqueur durant la sélection des rosiers, de manière à pouvoir, dans un avenir proche, acheter chez le fleuriste des bouquets de roses parfumées, à coup sûr !
Partenaires : ces travaux ont été menés par une équipe de l’Université Jean Monnet (Saint-Etienne), en collaboration avec des unités INRAE (sites de Colmar, Lyon, Evry et Angers), des Universités de Strasbourg et de Lyon et du CNRS
Publication associée : Jean-Louis Magnard, Aymeric Roccia, Jean-Claude Caissard, Philippe Vergne, Pulu Sun, Romain Hecquet, Annick Dubois, Laurence Hibrand-Saint Oyant, Frédéric Jullien, Florence Nicolè, Olivier Raymond, Stéphanie Huguet, Raymonde Baltenweck, Sophie Meyer, Patricia Claudel, Julien Jeauffre, Michel Rohmer, Fabrice Foucher, Philippe Hugueney, Mohammed Bendahmane et Sylvie Baudino, Science, 3 juillet 2015. DOI: https://doi.org/10.1104/pp.18.01468
Projet ANR RosaScent : biosynthèse des terpènes du parfum chez la rose
La rose est la fleur la plus vendue au monde et sa qualité dépend de son parfum, qui est composé de centaines de molécules. Nous avons récemment découvert que chez la rose, la synthèse du parfum se fait par une voie originale, différente de celle des terpènes synthases. Cette nouvelle voie fait intervenir une enzyme, dénommée RhNUDX1, appartenant à une tout autre famille (Magnard et al, Science 2015).
L’objectif du projet était de caractériser les protéines jouant un rôle dans cette nouvelle voie, de la biosynthèse du géranyl diphosphate aux dérivés de géraniol par une combinaison d’approches chimique, biochimique, moléculaire et génétique.
L’équipe GDO de l'UMR IRHS développera une approche génétique pour mieux comprendre la fonction des RhNudX1 dans la synthèse des terpènes en s’appuyant sur les ressources génétiques du CRB RosePom (Fruits à pépins et Rosiers) : identification de QTL et eQTL dans une descendance F1 et étude d’association dans une collection de roses anciennes.
Les partenaires :
- Laboratoire de biotechnologies végétales appliquées aux plantes aromatiques et médicinales, Université Jean Monnet, St Etienne (coordinateur du projet)
- Institut de Chimie de Nice, Université Nice Sophia Antipolis
- Equipe Morphogénèse florale-RDP-ENS-Lyon
- Equipe Génétique et Diversité des plantes ornementales (GDO) de l’UMR IRHS (INRAE - Agrocampus Ouest – Université d’Angers)