Jusqu'à aujourd'hui, la génétique de la croissance des plantes était considérée comme trop complexe pour être cartographiée. En se basant sur les éléments clés du métabolisme des plantes, l'Université de Hohenheim dans le sud de Stuttgart, l'Institut Max Planck de physiologie moléculaire des plantes (MPI) de Potsdam-Golm (Brandebourg) et l'Institut Leibniz de génétique végétale et de recherche sur les plantes cultivées (IPK) de Gatersleben, ont réussi à identifier les zones de l'ADN où se joue la croissance d'une plante.
De nombreux gènes interagissent les uns avec les autres pour déterminer si une plante sera de grande ou de petite taille. En utilisant l'exemple du maïs, les chercheurs spécialistes de la reproduction des plantes de l'Université de Hohenheim ont réussi pour la première fois à identifier les segments d'ADN pertinents à la croissance des plantes. Ils ont pour cela d'abord identifié les éléments clés du métabolisme de la plante qui affectent la croissance, pour en déduire les sections de l'ADN qui les intéressaient. Cette nouvelle approche a été possible grâce à l'expertise particulière du MPI et de l'IPK. Les résultats de cette étude sont disponibles dans la revue américaine "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS).
La croissance du maïs montre une étonnante diversité. Jusqu'à tout récemment, les mécanismes génétiques faisant d'une plante un végétal de quelques centimètres ou de plusieurs pieds de haut étaient un véritable mystère pour les scientifiques. Leur seule certitude reposait sur la complexité de ce processus et sur l'intervention de nombreux gènes. Le fossé entre le code génétique d'une plante et son aspect dans les champs était encore énorme. En collaboration avec leurs partenaires, les chercheurs spécialistes de la reproduction ont veillé à ce que l'écart entre "gène" et "apparence" ne soit plus aussi important. Plutôt que de simplement passer au crible le code génétique à la recherche de points de contrôle liés à la croissance des plantes, ils ont choisi une approche plus large axée sur le métabolisme de la plante.
Pour cela, ils ont extrait des feuilles de 300 plants de maïs de différentes tailles les éléments clés du métabolisme. Les chercheurs du MPI ont analysé et déterminé les concentrations de 118 substances différentes, dont beaucoup impliquées dans la croissance de la plante. Pour ce faire, ils ont eu à leur disposition les dernières technologies d'analyse, permettant de détecter ces composants avec une haute précision. Comme l'explique Lothar Willmitzer, chercheur au MPI, "toute substance est comme un composant ayant une fonction spécifique et, ensemble, ces substances forment un bâtiment fonctionnel".
Grâce à ces connaissances, les chercheurs ont pu déterminer les sections du génome qui contrôle la production de ces éléments clés. A cet effet, ils ont coopéré avec les scientifiques de l'IPK, qui ont utilisé pour l'identification un vaste recueil de données génomiques ainsi que des méthodes d'analyse statistique, semblables à celles qui sont employées actuellement dans la génétique humaine afin d'identifier les causes génétiques d'un cancer, de diabète ou autres maladies.
Jusqu'à présent, les scientifiques ont pu identifier avec une grande précision les points de contrôle génétiques pour 26 métabolites. Ainsi, la compréhension génétique de la croissance des plantes, bien que pas encore complètement élucidée, est sur une voie prometteuse.
