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Morphological and physiological characteristics of rapeseed plants regenerated in vitro from thin cell layers in the presence of zinc - 12/01/08

Doi : 10.1016/j.crvi.2007.07.004 
Asma Ben Ghnaya a, b, , Gilbert Charles b, Annick Hourmant b, Jeannette Ben Hamida a, Michel Branchard b
a Unité de protéomie fonctionnelle et biopréservation alimentaire, Institut supérieur des sciences biologiques appliquées de Tunis (ISSBAT), campus universitaire El Manar, BP 94, Cedex 1068, Tunis, Tunisia 
b Laboratoire de biotechnologie et physiologie végétales, ISAMOR/ESMISAB, université de Bretagne occidentale, Technopôle Brest-Iroise, 29280 Plouzané, France 

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Abstract

Phytoremediation offers owners and managers of metal-contaminated sites an innovative and cost-effective option to address recalcitrant environmental contamination. The use of plants to restore or stabilize contaminated sites, known as phytoremediation, takes advantage of the natural abilities of plants to take up, accumulate or store metals. This includes the use of plants that tolerate and accumulate metals at high levels for phytoextraction and the use of plants growing under conditions that are toxic to other plants, for preventing, for example, soil erosion (phytostabilisation). Rapeseed (Brassica napus L.) was shown to be able to accumulate substantial amounts of metals combined with high biomass. Brassica napus was therefore selected for heavy metal (HM) tolerance and accumulation through in vitro selection. A selective pressure applied during the neoformation process from transversal thin cell layers (tTCLs) allowed us to select tolerant cells and tissues. Toxic metals (such as Zn) were added to the culture media in order to select zinc-tolerant plants. Exerting a selective pressure during tTCLs regeneration aimed at selecting plants with exceptional zinc tolerance and/or accumulating capacity. The morphological and physicochemical characteristics of regenerated plants cultivated in greenhouse appeared to depend very significantly on the concentration of ZnSO4 applied during the neoformation process. Plants regenerated in the presence of ZnSO4 at 100 μM exhibited a greater size and a higher biomass together with flowering precocity. The contents of zinc, chlorophyll, and proline were modified in the regenerated plants. Pre-treatment with an excess of ZnSO4 (>500 μM) was responsible for a percentage of tTCLs intolerance above 96%. With lower Zn concentrations (100-250 μM), the survival rates (33-15%) were higher. To cite this article: A. Ben Ghnaya et al., C. R. Biologies 330 (2007).

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

La phytoremédiation est lʼutilisation de plantes vertes pour éliminer, contenir, ou rendre moins toxiques les contaminants environnementaux. Cette technique peut faire lʼobjet de diverses stratégies telles que la phytoextraction, la phytodégradation, la phytostabilisation, la phytovolatilisation et la rhizofiltration. Lʼamélioration génétique des performances de plantes tolérantes ou accumulatrices de polluants (tels que des métaux toxiques) passe par une meilleure connaissance des voies métaboliques impliquées. Dans ce but, des plantes de colza (Brassica napus L.) sélectionnées in vitro ont été produites par la technique des couches cellulaires minces transversales (CCMts) couplée avec un crible de sélection. Lʼidée était que la pression de sélection exercée par un polluant durant la phase de néoformation in vitro devait permettre de sélectionner des plantes tolérantes, et éventuellement hyperaccumulatrices, dont on allait étudier les caractéristiques physiologiques et biochimiques. Avec des teneurs de 100 et 250 μM de ZnSO4, la proportion de plantes régénérées reste relativement importante (33 et 15%, respectivement). À partir de 500 μM de ZnSO4, le pourcentage de mortalité des CCMts atteint 96%, mais la pression de sélection est élevée pour les plantes restées vivantes, lesquelles ont pu être néoformées, acclimatées en serre et étudiées. Les caractères morphologiques et physiologiques des plantes acclimatées et cultivées en serre dépendent fortement de la concentration en zinc appliquée au cours de la phase de néoformation in vitro. Les plantes régénérées en présence de 100 et 250 μM de ZnSO4 sont caractérisées par une biomasse importante et une floraison précoce. Les teneurs en zinc, chlorophylles et proline des régénérants sont modifiées. Pour citer cet article : A. Ben Ghnaya et al., C. R. Biologies 330 (2007).

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Phytoremediation, Phytoextraction, Heavy metals, tTCLs, In vitro, Zinc, Chlorophyll, Proline

Abbreviations : ANOVA, BAP, HM, MES, MS, NAA, tTCL(s),  ,  ,  ,  ,  

Mots-clés : Phytoremédiation, Phytoextraction, Métaux toxiques, tTCLs, In vitro, Zinc, Chlorophylles, Proline


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Vol 330 - N° 10

P. 728-734 - octobre 2007 Retour au numéro
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