Les ciseaux génétiques protègent l'orge
Les virus peuvent causer d'importantes pertes de récolte dans les céréales. Grâce au ciseau génétique Cas9, il a été possible de protéger l'orge d'hiver contre les menaces futures.
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L'édition du génome suscite de grands espoirs d'amélioration des plantes cultivées en vue de relever les défis du changement climatique, mais aussi de la résistance aux maladies et d'une agriculture plus durable. Une équipe de recherche dirigée par l'institut IPK Leibniz a réussi à modifier un gène de l'orge à l'aide du ciseau génétique Cas9 de manière à ce que l'orge d'hiver dispose de nouvelles résistances à des virus importants. Les résultats ont été publiés dans le célèbre "Plant Biotechnology Journal".
Outre les champignons et les insectes, les virus sont également des agents pathogènes sérieux pour les plantes cultivées. Dans le cas des céréales, les virus transmis aux plantes par les micro-organismes du sol jouent un rôle de plus en plus important. Dans le cas de l'orge, il s'agit surtout du virus de la mosaïque jaune de l'orge (BaYMV) et du virus de la mosaïque bénigne de l'orge (BaMMV). Tous deux sont transmis en automne aux jeunes plantules d'orge d'hiver et peuvent entraîner des pertes de rendement allant jusqu'à 50 pour cent.
La sélection de la résistance joue un rôle important dans la lutte contre ces agents pathogènes. Certes, presque toutes les variétés actuelles d'orge d'hiver sont résistantes à ces virus, mais certaines souches virales ont déjà pu surmonter les résistances existantes grâce à des adaptations génétiques, de sorte qu'une large percée des défenses naturelles n'est plus qu'une question de temps. Compte tenu de la lenteur des mesures de sélection, il est donc urgent d'identifier de nouvelles sources de résistance et de les exploiter pour la sélection via des procédures accélérées.
A la recherche de ces nouvelles résistances, une équipe de recherche dirigée par l'institut IPK Leibniz a analysé du matériel provenant de la banque de gènes de l'institut. Ils ont ainsi fait des découvertes en 2014 dans certaines des anciennes races locales et des parents sauvages de l'orge cultivée. "Ces recherches ont révélé que le gène PDIL5-1, qui participe à la formation de structures protéiques tridimensionnelles, joue également un rôle central dans la résistance des plantes à ces virus", explique Robert Hoffie, du groupe de travail "Biologie de la reproduction végétale". Il s'agit d'un facteur de vulnérabilité de l'orge. Les virus dépendants de l'hôte s'en servent pour se multiplier dans les tissus végétaux. "Une découverte décisive pour nous a été que le matériel génétique résistant contenait des variantes du gène PDIL5-1 qui avaient perdu leur fonction suite à des mutations et qui ne pouvaient donc plus être utilisées par les virus pour se reproduire", explique le scientifique de l'IPK et premier auteur de la publication.
Le croisement de telles variantes génétiques conférant une résistance dans le matériel de sélection existant des orges d'hiver européennes est toutefois laborieux et prend beaucoup de temps. "C'est pourquoi nous avons utilisé les ciseaux génétiques Cas9 pour inactiver le gène PDIL5-1 dans deux variétés d'orge sensibles par mutagenèse ciblée, exactement comme dans les races terrestres résistantes, et obtenir ainsi un résultat nettement plus rapide et sans modification génétique supplémentaire dans les variétés d'orge", explique Robert Hoffie. Les résultats ont été plus que prometteurs. "Dans l'essai en serre, les plantes modifiées de manière ciblée étaient non seulement résistantes à l'infection par le virus de la mosaïque de l'orge (BaMMV), mais il n'y a pas eu non plus d'effets négatifs sur la croissance et le rendement".
"Cette étude montre de manière exemplaire comment nous pouvons aujourd'hui utiliser le matériel de la banque de gènes pour la sélection végétale à l'aide d'outils biotechnologiques extrêmement efficaces et précis, comme les ciseaux génétiques Cas9", commente le Dr Jochen Kumlehn, responsable de l'étude et chef du groupe de travail "Biologie de la reproduction végétale". Parallèlement, les nouvelles connaissances ouvrent également d'autres pistes de recherche. On peut ainsi supposer que la modification des gènes PDIL peut également entraîner des résistances aux virus chez d'autres espèces végétales.
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Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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