Ann. For. Sci. 60 (2003) 427-438
DOI: 10.1051/forest:2003035

Stability of transgene expression in poplar: A model forest tree species

Simon Hawkins^{a, b}, Jean-Charles Leplé^a, Daniel Cornu^a, Lise Jouanin^c and Gilles Pilate<sup>a

a</sup>  Unité Amélioration, Génétique et Physiologie Forestières, INRA-Orléans, avenue de la Pomme de Pin, BP 20619 Ardon, 45166 Olivet Cedex, France
^b  Present address: Laboratoire de Physiologie des Parois Végétales, UPRES EA 3568/USC INRA, UFR de Biologie Bât. SN2, Université des Sciences et Technologies de Lille, 59655 Villeneuve d'Ascq Cedex, France
^c  Laboratoire de Biologie Cellulaire, INRA, 78026 Versailles Cedex, France

(Received 11 March 2002; accepted 9 September 2002)

Abstract
We evaluated the stability of trangene expression in a hybrid poplar (Populus tremula P. alba) clone transformed with constructs carrying a reporter gene (uidA) under the control of either a constitutive (35S) or a vascular-specific promoter. Analyses of transgene expression by GUS fluorometry and histochemistry was performed on several hundreds of trees, originating from 44 different transgenic lines, grown under in vitro, greenhouse and field conditions. While important variations in expression levels occurred, the transgene appeared to be stably expressed throughout a 6-year period. Only one silenced transgenic line was detected under in vitro conditions: molecular analyses indicated that this line contained an elevated number of transgene copies and was probably silenced from the beginning, at the post-transcriptional level. Overall, these results suggest that transgene expression in perennial species such as trees remains stable over an extended period.

Résumé
Stabilité d'expression de transgènes chez le peuplier : une espèce forestière modèle. Notre étude a pour but d'évaluer la stabilité de l'expression d'un transgène chez un peuplier hybride (Populus tremula P. alba) transformé avec le gène reporter uidA sous le contrôle soit du promoteur 35S, soit du promoteur du gène cad2 de l'eucalyptus (EuCAD) à spécificité vasculaire. L'expression du transgène a été suivie quantitativement par fluorimétrie et qualitativement par histochimie à partir de matériel collecté in vitro, en serre ou en champ sur quelques centaines d'arbres, issus de 44 lignées transgéniques. Tandis qu'il existe d'importantes variations dans les niveaux d'expression du transgène selon les lignées, les arbres d'une même lignée, l'organe analysé ou la date de prélèvement, l'expression du transgène s'est révélée être stable sur une période de 6 ans. L'inactivation de l'expression d'un transgène n'a été observée que chez une seule lignée dès le stade in vitro. La caractérisation de cette lignée a permis de montrer qu'elle possédait un nombre élevé de copies du transgène, ce qui suggère qu'un phénomène de suppression post-transcriptionnel s'est produit dans cette lignée peu de temps après l'événement de transformation. Ainsi, dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que l'expression des transgènes dans les arbres reste stable dans le temps.

Key words: field trials / gene silencing / poplar / transgene stability / transgenic trees

Mots clés : essai en champ / co-suppression / peuplier / stabilité d'expression / arbres transgéniques

Correspondence and reprints: Gilles Pilate
    e-mail: pilate@orleans.inra.fr

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