Dévoiler les clés génétiques de la perfection du concombre : un nouvel acteur dans le développement des fleurs et des fruits
Les scientifiques ont mis en lumière le rôle des sous-unités α de la protéine G hétérotrimérique dans le développement du concombre, ce qui constitue une avancée dans notre compréhension de la formation des organes végétaux. Cette compréhension de la cascade de signalisation CLAVATA (CLV) peut conduire à des approches innovantes dans la culture des plantes, promettant des avancées à la fois en termes de valeur nutritionnelle et de rendement agricole.
Un modèle pour la régulation du nombre d'organes floraux et de la longueur des fruits par CsGPA1 dans la voie de signalisation CLV. Le peptide CsCLV3 est reçu par la kinase réceptrice CsCLV1. La protéine CsGPA1 de la sous-unité Gα interagit avec CsCLV1 pour inhiber le nombre d'organes floraux mais promouvoir l'élongation des fruits, en réprimant l'expression de CsWUS et en activant la transcription de CsCRC chez le concombre.
Horticulture Research
La voie de signalisation CLAVATA (CLV) est essentielle pour contrôler le développement des fleurs et des fruits en régulant la taille du méristème apical des pousses (SAM). Malgré son importance, les composants de signalisation en aval dans les cultures restent largement inconnus. Il est essentiel de comprendre ces voies pour faire progresser les techniques de sélection des cultures afin d'améliorer le rendement et la qualité. En raison de ces questions non résolues, il est urgent d'étudier les interactions génétiques au sein de la voie de signalisation CLV afin de découvrir de nouveaux mécanismes de régulation et d'améliorer les pratiques agricoles.
Une équipe de l'Université agricole de Chine, à Pékin, a publié ses conclusions (DOI : 10.1093/hr/uhae110) le 16 avril 2024, dans Horticulture Research. Ils ont étudié comment la sous-unité Gα CsGPA1 interagit avec la voie de signalisation CLV pour réguler le nombre d'organes floraux et la forme des fruits chez les concombres. L'étude met en évidence le rôle de CsGPA1 dans la modulation de l'expression de gènes régulateurs clés.
L'étude a utilisé l'édition de gènes CRISPR/Cas9 pour créer des mutants de concombre pour CsCLV3, CsCLV1 et CsGPA1. L'interruption de CsCLV3 et CsCLV1 a conduit à des fleurs avec des organes supplémentaires et des fruits plus courts et plus larges. La recherche a révélé que CsGPA1 interagit avec CsCLV1 et que sa perturbation entraîne des phénotypes similaires, soulignant son rôle dans la voie de signalisation CLV. Une analyse détaillée a montré que CsGPA1 influence l'expression de WUSCHEL (WUS) et CRABS CLAW (CRC), des régulateurs cruciaux de la taille de la SAM et de l'élongation des fruits. Plus précisément, CsGPA1 réprime l'expression de CsWUS et active la transcription de CsCRC, contrôlant ainsi le nombre d'organes floraux et favorisant l'élongation des fruits. Ces résultats identifient CsGPA1 comme un nouveau composant de la voie CLV, offrant un aperçu de la régulation génétique du développement des fleurs et des fruits chez les concombres, et fournissant des cibles potentielles pour l'amélioration des cultures.
Le Dr Xiaolan Zhang, chercheur principal, a déclaré : "Notre découverte de l'interaction de CsGPA1 avec la voie de signalisation CLV offre une nouvelle compréhension de la façon dont les caractéristiques florales et fruitières sont régulées chez les concombres. Cela pourrait avoir un impact significatif sur les futurs programmes de sélection des cultures en permettant une manipulation plus précise de la forme et de la taille des fruits."
L'identification de CsGPA1 en tant que régulateur clé de la voie de signalisation CLV ouvre de nouvelles voies pour la manipulation génétique dans le domaine de la sélection des cultures. En ciblant ce gène, les sélectionneurs peuvent potentiellement développer des variétés de concombre présentant les caractéristiques florales et fruitières souhaitées, améliorant ainsi le rendement et la qualité. Cette recherche permet non seulement de mieux comprendre le développement des plantes, mais aussi de trouver des applications pratiques pour les progrès de l'agriculture.
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Publication originale
Lijie Han, Yafei Huang, Chuang Li, Di Tian, Daixi She, Min Li, Zhongyi Wang, Jiacai Chen, Liu Liu, Shaoyun Wang, Weiyuan Song, Liming Wang, Chaoheng Gu, Tao Wu, Jianyu Zhao, Zhaoyang Zhou, Xiaolan Zhang; "Heterotrimeric Gα-subunit regulates flower and fruit development in CLAVATA signaling pathway in cucumber"; Horticulture Research, Volume 11, 2024-4-16
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