Percée dans la recherche végétale : nouvelles perspectives sur la sélection de l’orge !

Percée dans la recherche végétale : nouvelles perspectives sur la sélection de l’orge !

Les biologistes de l'Université Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) ont réalisé des progrès significatifs dans la recherche sur l'architecture florale des graminées. Ces innovations pourraient jouer un rôle clé dans l’amélioration de la production agricole. En un dans le magazine spécialisé Communications naturelles Dans l'étude publiée, les scientifiques ont identifié un peptide et un récepteur spécifiques qui contrôlent la croissance des inflorescences des graminées, notamment de l'orge.

Les graminées ont une variété de formes d'inflorescence, l'orge étant caractérisée par ses inflorescences plus simples, qui forment leurs grains sur un axe court, la « rachilla ». Les études reposent sur la conclusion que la forme des inflorescences est déterminée dès le début du développement de la plante par la taille, la position et la durée de vie des méristèmes. Une voie de signalisation qui régule l’activité de certains méristèmes de l’orge a maintenant été découverte.

Influence des peptides et des récepteurs

Le peptide HvFCP1, sécrété par les cellules rachilla, joue un rôle central dans ce processus. Il interagit avec le récepteur HvCLV1 pour contrôler la croissance des méristèmes. Le professeur Dr. Jürgen Schmid et son équipe ont découvert que des mutations dans les gènes HvFCP1 ou HvCLV1 provoquent une hypertrophie des inflorescences et des rachilles, ce qui donne lieu à plusieurs fleurs et grains d'une rachilla. Il est intéressant de noter que ces mutants ont une architecture similaire à celle des inflorescences de blé.

Les résultats de ces recherches jettent les bases de nouvelles approches de sélection basées sur l’édition du génome et pourraient ainsi permettre une production plus rapide de variétés végétales à haut rendement. Les travaux font partie du projet « Cereal Stem Cell Systems » (CSCS) financé par la Fondation allemande pour la recherche et le pôle d’excellence pour la recherche végétale CEPLAS du HHU.

Résultats de recherche supplémentaires sur la formation de l'oreille

Parallèlement à ces développements, une équipe de recherche internationale dirigée par l'Institut IPK-Leibniz a rendu compte des mécanismes de formation des épis chez l'orge. Les résultats, publiés dans Biologie actuelle, montrent que l'activité et la différenciation des méristèmes sont des facteurs cruciaux pour l'architecture de l'inflorescence. La caractérisation d'un mutant particulier, appelé barley ear flo.a, confirme les découvertes selon lesquelles le gène HvALOG1 joue un rôle crucial dans la régulation du méristème de l'épi et la formation des limites entre les organes floraux.

Les mutations de HvALOG1 conduisent non seulement à la formation d'épillets supplémentaires, mais également à la fusion d'organes floraux. Ces résultats sont importants par rapport au blé, car l'identification du gène du blé ALOG-1 et de sa fonction dans une étude parallèle montre à quel point ces domaines de recherche sont étroitement liés.

L’influence de l’élevage technique

Les études mentionnées ci-dessus illustrent le développement à long terme de la sélection végétale, qui cherche depuis des décennies des moyens d’augmenter la variation génétique. Alors que la sélection de nouvelles variétés végétales présentant des caractéristiques souhaitables est traditionnellement limitée par les changements génétiques naturels, des techniques plus récentes telles que la sélection par mutation offrent des avancées prometteuses. Depuis les années 1950, les sélectionneurs ont utilisé des méthodes telles que les rayonnements ionisants et les produits chimiques pour introduire des modifications génétiques.

La sélection par mutation est considérée comme une méthode de sélection conventionnelle et n'est pas soumise aux lois sur le génie génétique. Ces méthodes ont conduit au développement de cultures réussies, donnant lieu à plus de 3 000 variétés mutantes liées aux rayons X ou gamma répertoriées dans la base de données conjointe FAO/AIEA. Voici quelques exemples de variétés à succès :

• Gerstensorte „Golden Promise“ (hoher Ertrag, verbesserte Mälzung)
• Hartweizen (für Brot und Pasta)
• Krankheitsresistente japanische Birne
• Dunkelrosa Grapefruit
• Halbzwergiger Reis
• Krankheitsresistente Bohne
• Erdnüsse mit festeren Schalen
• Sorten von Erbsen, Baumwolle, Pfefferminze, Sonnenblumen, Grapefruit, Sesam, Bananen, Maniok und Sorghum.

Ces développements réussis dans la recherche végétale sont directement liés aux études actuelles sur l’architecture florale, qui non seulement suscitent un intérêt scientifique mais pourraient également avoir des conséquences importantes pour l’agriculture future.