Les chercheurs du Cold Spring Harbor Laboratory ont identifié des différences clés dans la régulation génétique entre les plants de tomate et d’Arabidopsis thaliana, ce qui pourrait expliquer les défis liés à l’ingénierie des cultures. Cette percée, révélant comment les mutations affectent la croissance et le développement des plantes, souligne l’importance de comprendre la régulation génétique pour améliorer la prévisibilité et l’efficacité de l’agriculture. Crédit : Issues.fr.com
La génomique végétale a parcouru un long chemin depuis que le Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) a contribué au séquençage du premier génome végétal. Mais concevoir la culture parfaite reste, à bien des égards, un jeu de hasard. Faire la même chose ADN la mutation dans deux plantes différentes ne nous donne pas toujours les caractéristiques de culture souhaitées. La question est pourquoi pas ? Les biologistes végétaux du CSHL viennent de découvrir une raison.
Zachary Lippman, professeur au CSHL et chercheur au HHMI, et son équipe ont découvert que la tomate et Arabidopsis thaliana les plantes peuvent utiliser des systèmes de régulation très différents pour contrôler exactement le même gène. Incroyablement, ils ont lié ce comportement à des transformations génétiques extrêmes survenues au cours de 125 millions d’années d’évolution.
Les mutations du gène CLV3 peuvent augmenter considérablement la taille des fruits, comme on le voit chez les tomates (rangée du haut) et Arabidopsis thaliana (rangée du bas). Crédit : Laboratoire Lippman/Laboratoire de Cold Spring Harbor
Les scientifiques ont utilisé l’édition du génome pour créer plus de 70 souches mutantes de tomate et Arabidopsis thaliana plantes. Chaque mutation supprimait un morceau d’ADN régulateur autour d’un gène appelé CLV3. Ils ont ensuite analysé l’effet de chaque mutation sur la croissance et le développement des plantes. Quand l’ADN garde CLV3 en échec a trop muté, la croissance des fruits a explosé.
Le rôle et l’impact du gène CLV3
Danielle Ciren, une récente diplômée de l’École des sciences biologiques du CSHL qui a dirigé cette étude, explique : «CLV3 aide les plantes à se développer normalement. S’il n’était pas allumé au moment précis, les plantes auraient un aspect très différent. Tous les fruits seraient énormes et pas idéaux. Vous devez équilibrer croissance et rendement. Si une plante a des tomates géantes mais seulement deux, est-ce aussi bénéfique qu’un rendement inférieur ? Il n’y a pas de solution simple. Vous sacrifiez toujours quelque chose lorsque vous essayez d’améliorer quelque chose.
Un boisseau de tomates à la ferme CSHL Uplands. Crédit : Ferme Uplands/Laboratoire de Cold Spring Harbor
Pour les tomates, les mutations techniques se sont produites au début mais pas à la fin du CLV3 le gène a considérablement affecté la taille des fruits. Pour Arabidopsis, les zones autour des deux parties du gène devaient être perturbées. Cela indique que quelque chose s’est produit au cours des 125 derniers millions d’années qui a fait évoluer les plantes différemment. Ce qui s’est passé exactement reste un mystère.
« On ne peut pas remonter à l’ancêtre commun car ils n’existent plus. Il est donc difficile de dire quel était l’état d’origine et comment les choses ont été mélangées », explique Ciren. « L’explication la plus simple est qu’il existe un élément réglementaire qui a été conservé dans une certaine mesure et qui a été modifié de manière subtile. C’est un peu inattendu.
Quoi est Ce qui est certain, c’est que la régulation génétique n’est pas uniforme entre les plantes. espèces. La découverte de ces différences génétiques pourrait contribuer à rendre l’ingénierie du génome des cultures plus prévisible. Et ce serait une grande victoire non seulement pour la science mais aussi pour les agriculteurs et les sélectionneurs de plantes du monde entier.
L’étude a été financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, l’Institut national des sciences médicales générales, l’Institut médical Howard Hughes et le programme de recherche sur le génome végétal de la National Science Foundation.
