Une technique de clonage protège les cultures des maladies

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Des chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode qui leur permet de recruter rapidement des gènes de résistance aux maladies à partir de plantes sauvages et de les transférer dans des cultures domestiques.

Rendre les cultures résistantes aux maladies

Cette technique appelée « AgRenSeq ou « speed cloning » a été développée par des chercheurs du John Innes Center aux côtés de collègues aux États-Unis et en Australie pour accélérer la lutte contre les agents pathogènes qui menacent les cultures vivrières dans le monde entier.

Elle permet aux chercheurs de rechercher dans une «bibliothèque» génétique de gènes de résistance découverts dans des plantes sauvages apparentées à des cultures modernes, afin de pouvoir identifier rapidement les séquences associées à la capacité de lutte contre les maladies.

À partir de là, les chercheurs peuvent utiliser des techniques de laboratoire pour cloner les gènes et les introduire dans de grandes variétés de cultures domestiques afin de les protéger contre les agents pathogènes tels que les rouilles, l’oïdium et la mouche de Hesse.

En rendant les cultures plus résistantes aux maladies, « AgRenSeq » contribuera à améliorer les rendements et à réduire l’utilisation de pesticides, explique le Dr Brande Wulff, chef de projet au John Innes Centre. «La rapidité du clonage dans notre boîte à outils signifie que les cultures peuvent être rendues plus résilientes, ce qui signifie des rendements plus élevés et une dépendance réduite des pesticides pour protéger les cultures», a-t-il déclaré.ç

Scanner le génome d’un parent sauvage d’une plante 

«Nous avons trouvé un moyen de scanner le génome d’un parent sauvage d’une plante cultivée et de sélectionner les gènes de résistance dont nous avons besoin: nous pouvons le faire en un temps record. C’était un processus qui prenait dix ou quinze ans dans le passé et ressemblait à la recherche d’une aiguille dans une botte de foin. Maintenant, nous pouvons cloner ces gènes en quelques mois.

Cette recherche publiée aujourd’hui dans la revue Nature Biotechnology révèle cette technique qui a été testé avec succès chez un parent sauvage; les chercheurs ont réussi à cloner quatre gènes de résistance à l’agent pathogène dévastateur de la rouille de la tige en quelques mois. Ce processus prendrait facilement une décennie en utilisant des moyens conventionnels.

Une preuve de concept ouvrant la voie à l’utilisation de cette méthode

Ce travail sur le blé sauvage est utilisé comme une preuve de concept, ouvrant la voie à l’utilisation de cette méthode pour protéger de nombreuses cultures ayant des espèces sauvages apparentées, notamment le soja, les pois, le coton, le maïs, la pomme de terre, le blé, l’orge, le riz, les bananes et le cacao.

Dans la recherche de rendements plus élevés et d’autres caractéristiques agronomiques recherchés, les cultures modernes ont perdu beaucoup de leur diversité génétique, notamment en ce qui concerne la résistance aux maladies.

La réintroduction de gènes de résistance aux maladies provenant de parents sauvages est une approche économique et écologiquement durable pour la sélection de cultures plus résilientes. Cependant, l’introgression de ces gènes dans les cultures est un processus laborieux si nous utilisons des méthodes de sélection traditionnelles.

En effet, les espèces sauvages apparentées contiennent une multitude de caractéristiques agronomiques inapplicables, telles que de longues générations et des ruptures de semences qui rendent leur combinaison avec d’autres variétés extrêmement difficiles. Cette nouvelle méthode combine un séquençage d’ADN à haute vitesse et une bio-informatique à la pointe de la technologie.

C’est un mélange de deux technologies

Il s’agit d’un mélange de deux technologies: la génétique d’association, qui permet aux chercheurs d’identifier les associations entre les régions du génome et les caractères de résistance aux maladies chez de nombreuses plantes, et la capture de séquence qui permet le ciblage de régions spécifiques du génome codant pour les protéines du récepteur immunitaire. Cela en fait une alternative rentable au séquençage du génome entier.

Pour tester leur méthode l’équipe a inoculé à la population relative sauvage le pathogène de la rouille de la tige et a examiné les plantes afin de déterminer celles qui résistaient à cette maladie. En corrélant ces informations avec les séquences d’ADN des plantes, ils ont pu découvrir rapidement l’identité des gènes de résistance fonctionnelle dans cette population.

«Nous disposons maintenant d’une bibliothèque de gènes de résistance aux maladies et nous avons développé un algorithme qui permet aux chercheurs de scanner rapidement cette bibliothèque et de trouver des gènes de résistance fonctionnels», explique le Dr Sanu Arora, premier auteur de l’article.

Le laboratoire du Dr Wulff a également été le pionnier de la technique de reproduction rapide, qui utilise un éclairage DEL amélioré pour accélérer les améliorations génétiques des cultures. Il considère « AgRenSeq » comme la technologie complémentaire parfaite.

Un protocole robuste pour la découverte rapide de gènes de résistance

«C’est le point culminant d’un rêve, du fruit de plusieurs années de travail. Nos résultats démontrent qu’AgRenSeq est un protocole robuste pour la découverte rapide de gènes de résistance à partir d’un groupe génétiquement divers d’un parent de culture sauvage », a-t-il déclaré.

«Si nous avions une épidémie demain, nous pourrions aller dans notre bibliothèque et inoculer les gènes de résistance contre cet agent pathogène. En utilisant le clonage rapide et la multiplication rapide, nous pourrions transmettre des gènes de résistance à des variétés de plantes en quelques années, comme un phénix renaissant de ses cendres. » a conclu Arora.

Source : John Innes Centre
Crédit photo sur Unsplash : rawpixel

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