Un vilain caneton de maïs peut avoir un meilleur grain à l’avenir.

Le maïs, également connu sous le nom de maïs, est largement cultivé pour diverses utilisations telles que la consommation humaine, le carburant et l’alimentation animale. L’étonnante variété de maïs a été triée par les généticiens pendant des années et a contribué à améliorer l’une des principales cultures au monde. Aujourd’hui, un groupe de scientifiques a ajouté un nouveau chapitre à l’encyclopédie génétique de cette céréale essentielle. Leur travail contribuera à améliorer la régénération des plantes transformées, un goulot d’étranglement majeur dans l’avancement de la biotechnologie végétale.

Les scientifiques se tournent vers la transformation des plantes, en insérant l’ADN d’autres organismes dans le génome d’une plante, pour étudier un gène particulier ou pour créer une culture plus utile pour l’homme. Prenez les maladies, par exemple. Les scientifiques et les producteurs pourraient être intéressés par un maïs résistant à la brûlure des feuilles. À cette fin, ils pourraient introduire des instructions génétiques pour résister à la maladie ainsi que des gènes Agrobacterium tumefaciens, sorte d’ingénieur qui intègre les directions génétiques au génome du maïs. Cette plante résistante a maintenant changé. Mais comment les scientifiques peuvent-ils s’assurer que le changement génétique est transmis aux nouvelles plantes de la manière la plus rentable et la plus longue ?

Les biologistes utilisent une culture tissulaire pour régénérer un clone de la même plante qui subit des modifications génétiques dans un processus connu sous le nom de régénération. La régénération est difficile à réaliser dans la plupart des lignées de maïs et presque impossible dans la plupart des autres cultures.

C’est là qu’une ligne de maïs à faible rendement appelée A188 entre en jeu. Le mois dernier, un groupe de chercheurs de Journal des cultures un nouveau génome de référence pour l’A188 qui conserve des indices sur son génome qui pourraient aider à améliorer la régénération des plantes dans d’autres variétés de maïs.

A188 est comme un vilain canard de maïs : il a des caractéristiques agronomiques médiocres car il est beaucoup plus court, fleurit plus tôt et a un rendement inférieur à celui des autres variétés. Donc, si A188 ne fonctionne pas aussi bien sur le terrain que d’autres types plus productifs, pourquoi serait-il utile d’annoter son génome ? Ce sont précisément ces différences dramatiques qui font que l’A188 mérite d’être étudié.

« [T]le génome A188 peut ajouter des informations sur la période de floraison, ce qui est important pour la productivité du maïs et la qualité des semences », explique Jiahn-Chou Guan, chercheur sur le maïs à l’Université de Floride. « En outre, l’analyse comparative des séquences du génome peut nous fournir de nouvelles informations sur les contrôles de l’architecture des plantes en raison de leur petite taille. »

Une autre grande différence est que A188 est bien meilleur pour se régénérer ou se développer à nouveau à partir de cellules souches.. Les scientifiques ont découvert que l’A188 a 91 % de chances de régénérer les plantes à partir de la culture de tissus par rapport à d’autres types de recherche courants : 1,67 % en W22, 6,94 % en Mo17 et 0 % en B73. On ne comprend pas pourquoi ou comment certains génotypes sont plus ou moins efficaces pour la régénération en culture tissulaire, mais l’analyse du génome de l’A188 est considérée comme utile pour améliorer la capacité de régénération d’autres lignées de maïs.

Un autre aspect novateur de cette recherche est la méthodologie. La plupart des techniques de séquençage de l’ADN produisent des « lectures » ou des phrases courtes très précises, tandis que d’autres méthodes produisent des lectures longues mais sont sujettes aux erreurs. Cependant, le groupe de chercheurs du Maize Research Institute de l’Université agricole du Sichuan en Chine et de Berry Genomics Corp. à Pékin, en Chine, a plutôt utilisé la plate-forme de séquences monomoléculaires PacBio, leur permettant d’avoir le meilleur des deux mondes dans des lectures longues et très précises. . . Cette nouvelle méthode a augmenté la résolution et la précision par rapport au génome du maïs précédemment publié. Après avoir combiné le génome, les chercheurs ont comparé les chromosomes A188 avec B73, Mo17 et W22 côte à côte, et ont découvert qu’environ 30% des gènes A188 avaient de grandes variantes structurelles ou des changements dans la structure de leurs gènes. Ces changements peuvent avoir des causes génétiques potentielles qui expliquent les différences physiques de l’A188 et pourquoi il est bien meilleur en régénération que les autres variétés de maïs.

Les chercheurs ont réduit leur analyse à une liste de 10 gènes candidats qui pourraient être responsables de la capacité de régénération élevée de l’A188. Ces gènes candidats sont des ressources génétiques précieuses pour améliorer la transformation génétique et la régénération du maïs.

Il est intéressant de noter que la plupart des maïs transgéniques de l’A188 ont une partie de leur ADN puisque la lignée de maïs la plus couramment utilisée pour la transformation et la régénération, issue d’un croisement avec l’A188, est appelée Hi-II.

« Même après de multiples croisements, les gènes croisés et les CRISPR porteront certains du génome A188. Ce sera bien de savoir ce que c’est ! », déclare Karen E. Koch, chercheuse sur le maïs à l’Université de Floride. « De plus, notre compréhension du transport du maïs blanc pourrait être améliorée en prenant davantage conscience de l’A188. Le génome pourrait être utile pour retracer son rôle dans l’amélioration post-domestication du maïs qui a impliqué des sélections blanches répétées vs.. amandes jaunes selon différentes cultures pour différentes raisons ».

Le projet du génome humain exploite actuellement les génomes de personnes du monde entier pour construire un pangénome de référence plus représentatif de la diversité génétique humaine pour la recherche médicale. De même, le pangénome du maïs sera un meilleur représentant de la diversité génétique du maïs avec l’ajout du génome de référence A188 et contribuera à une découverte beaucoup plus importante.

ARTICLE DE RECHERCHE:

Fei Ge, Jingtao Qu, Peng Liu, Lang Pan, Chaoying Zou, Guangsheng Yuan, Cong Yang, Guangtang Pan, Jianwei Huang, Langlang Ma, Yaou Shen. L’assemblage du genre de la lignée de maïs A188 fournit un nouveau génome de référence pour la génomique fonctionnelle. Journal des cultures. 2021. https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.08.002.


Nadia Mourad Silva est un doctorat un étudiant de l’Université de Floride étudiant la génétique et la physiologie du maïs. Elle travaille actuellement sur la compréhension du métabolisme du sucre dans l’amande. Nadia s’efforce d’apprendre tout au long de sa vie et aime expliquer des concepts complexes d’une manière que personne ne comprend. Lorsqu’elle n’est pas sur le terrain ou au laboratoire, elle aide sa pépinière à faire pousser une plante tropicale avec son partenaire.


Traduction espagnole par Lorena Villanueva Almanza

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