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Découverte du «gène nourrisseur» végétal : une bonne nouvelle pour la production alimentaire mondiale

Une équipe de chercheurs britannique et français financée par l'UE a identifié le «gène nourrisseur» responsable du transfert des nutriments provenant des plantes aux semences. Cette nouvelle découverte, présentée dans la revue Current Biology, pourrait aider à augmenter la production alimentaire mondiale mais a également des conséquences pour la sécurité alimentaire.

Pour la première fois, les chercheurs ont pu identifier le gène Meg1, qui régule la quantité optimale de nutriments s'écoulant des plantes de maïs mères aux plantes-filles.

L'étude a été partiellement financée par la Commission européenne dans le cadre de l'action «Harnessing plant reproduction for crop improvement» du domaine Alimentation et agriculture du cadre COST (Coopération européenne dans le domaine de la recherche scientifique et technique). COST coordonne différents programmes nationaux de recherche au niveau européen ; il est soutenu par la Direction générale de la recherche et de l'innovation. L'objectif principal est de réduire la fragmentation dans les investissements de recherche européenne et d'ouvrir l'Espace européen de la recherche (EER) à la coopération mondiale.

Meg1, contrairement à la majorité des gènes exprimés à partir des chromosomes maternels et paternels, est exprimé uniquement à partir des chromosomes maternels. Cette forme inhabituelle d'expression génétique uniparentale, appelée empreinte parentale, n'est pas limitée aux plantes ; elle se déclare également chez les gènes humains qui régularisent le développement du placenta pour contrôler l'approvisionnement en nutriments maternels au cours de la croissance foetale.

Les scientifiques connaissent depuis longtemps l'existence de gènes empreints chez l'homme et autres mammifères, mais il s'agit là du premier gène parallèle à régulariser l'approvisionnement en nutriments au cours du développement des semences à être identifié dans le monde végétal.

Les résultats de cette nouvelle étude impliquent que les scientifiques peuvent se concentrer sur l'utilisation de ce gène et comprendre le mécanisme dans lequel il s'exprime pour augmenter la taille des graines et la productivité dans la majorité des plantes à culture.

L'un des auteurs de l'étude, le Docteur Jose Gutierrez-Marcos de l'université de Warwick, commente : «Ces résultats ont d'importantes implications sur l'agriculture et la sécurité alimentaire, étant donné que les scientifiques possèdent désormais le savoir-faire moléculaire pour manipuler ce gène par la sélection végétale traditionnelle ou par d'autres méthodes pour améliorer les caractéristiques des graines telles que le rendement de biomasse par graine. Cette compréhension du développement des graines de maïs et d'autres céréales, par exemple le riz et le blé, est essentielle à mesure que la population mondiale s'appuie sur des produits phares d'alimentation. Pour répondre aux demandes de la population mondiale en pleine croissance dans les années à venir, les scientifiques et reproducteurs doivent collaborer pour préserver et augmenter la production agricole».

Un autre auteur de l'étude, le professeur Hugh Dickinson, de l'université d'Oxford, explique : «L'identification de MEG1 est une découverte importante, et elle représente une véritable percée dans la compréhension de voies génétiques complexes qui régulent l'apport et le contenu nutritionnel des graines.»

Bien que la majorité des caractéristiques prisées soient polygéniques, il n'existe aucun outil de sélection génétique permettant la fixation efficace de caractéristiques multi-génétiques sur des générations successives. Parmi plusieurs stratégies reproductives pour la fixation de caractéristiques agronomiques désirées, l'un des meilleurs choix est la production de graines clonées. Cette technique permet la fixation instantanée du génome complet des meilleures plantes.

L'objectif général de COST est de permettre la synergie de l'expertise européenne et internationale pour mieux comprendre les mécanismes de reproduction végétale sexuelle/apomictique et de faciliter l'application de ses connaissances dans le développement de nouvelles approches pour l'agriculture et l'industrie alimentaire, afin de renforcer la productivité des récoltes.

Cordis

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