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Un riz hybride peut cloner ses graines

biothechnologie 28 décembre 2018

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Après plus de 20 ans de théories à ce sujet, les scientifiques ont mis au point une variété de riz hybride afin que certaines des plantes produisent des graines clonées. Cet exploit, décrit dans Nature, encourage les efforts visant à nourrir un monde de plus en plus peuplé.

Du riz hybride 

Trouver deux bonnes variétés de grains peut produire une plante aux propriétés remarquables , en combinant les meilleures versions des gènes pour donner aux cultures des caractéristiques souhaitables telles que des rendements plus élevés.
Mais ces plantes hybrides ne transmettent souvent pas ces qualités génétiques à toutes les semences pendant la reproduction. Les agriculteurs qui souhaitent obtenir des rendements constamment plus élevés doivent donc acheter chaque année de nouvelles semences hybrides.
Cette nouvelle version de riz hybride préserverait ses qualités grâce à l’auto-clonage, explique le coauteur de l’étude, Venkatesan Sundaresan, phytogénéticien à l’Université de Californie à Davis.
Bien que 400 types de plantes, y compris des baies et des agrumes, aient développé naturellement des graines auto-clonantes, la recréation de riz hybride via cette voie a «été plus difficile que prévu», déclare Sundaresan. Ses collègues et lui ont eu l’idée de cette nouvelle recherche en étudiant « comment un oeuf fécondé devenait un zygote; cette cellule magique qui régénère tout un organisme », comme le dit Sundaresan.

Deux ensembles de gènes

Les chercheurs ont découvert que la modification de deux ensembles de gènes avait permis au riz japonica appelé Kitaake de cloner ses propres semences. L’équipe a d’abord constaté que dans un ovule de plante fertilisée, seule la version masculine d’un gène appelé BABY BOOM1 trouvé dans le sperme a déclenché le développement d’un embryon de graine.
Les scientifiques ont donc inséré un interrupteur génétique de démarrage, appelé promoteur, permettant à la version féminine du même gène de faire le même travail. Aucune version mâle ne serait nécessaire pour déclencher le développement d’un embryon.
Mais ce simple ajustement n’était pas suffisant pour produire des graines hybrides clonées. C’est parce qu’un ovule normal qui s’est formé par la méiose – un type de division cellulaire qui produit des ovules et du sperme – n’aurait que la moitié d’un ensemble de chromosomes.
Une solution au problème est venue du généticien des plantes et coauteur de l’étude, Raphael Mercier, basé à Versailles de l’Institut national de la recherche agronomique. Son équipe avait désactivé trois gènes essentiels à la méiose chez le riz.
Les plantes mères ont ensuite produit des graines asexuées. Imtiyaz Khanday et Sundaresan ont mis à jour l’approche en utilisant l’outil d’édition de gènes CRISPR/Cas9 pour désactiver les gènes.

Des graines viables 

La combinaison de ces deux options a permis à une partie des parents de créer des graines de clones viables avec leur génétique hybride originale intacte. Ces graines ont germé dans des plantes qui pourraient également se cloner, ainsi que la génération suivante. Maintenant, le défi sera de rendre ce processus plus efficace, explique Sundaresan.
Selon Anna Koltunow de l’organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth à Glen Osmond en Australie, qui n’a pas participé à cette étude, explique que cette recherche marque une étape importante vers le clonage des grains hybrides. « Cette étude démontre clairement que l’on peut repenser le riz pour le faire passer d’un mode sexuel à un mode asexué. »
Source : Science News