La chercheuse de Penn State, Sally Mackenzie, n'a pas vraiment cherché à effrayer le soja. Mais c'est ce qu'elle a fait lorsqu'elle a fait taire le gène MSH1 des plantes. Bien que les plantes poussent dans des conditions parfaites, elles ont soudainement senti qu'elles rencontraient un large éventail de stress à la fois - sécheresse, froid et chaleur extrêmes, niveaux de lumière élevés et plus encore. Les plantes ont réagi en amplifiant les réponses génétiques pour faire face aux stress. Ensuite, lorsque Mackenzie a croisé ces plantes avec le stock d'origine, la progéniture s'est « souvenue » du stress des plantes mères et a grandi plus vigoureuse, résistante et productive. La découverte a des implications importantes pour la sélection de plantes préparées pour les extrêmes climatiques.
Une décennie en gestation
Il a fallu que Mackenzie découvre le gène MSH1 il y a une dizaine d'années. C'est quelque chose que toutes les plantes ont, mais à l'époque, elle n'en avait pas réalisé l'importance.
"Récemment, par hasard, nous avons découvert qu'après avoir remplacé le gène MSH1, la plante a une" mémoire "de ce stress - et par mémoire, je veux dire que ses caractéristiques de croissance sont très différentes de la plante avec laquelle nous avons commencé", a-t-elle déclaré. "Et il se souviendra du stress génération après génération après génération, tant que nous ne faisons pas de croisements et que nous le gardons dans la même lignée."
Les plantes qui « détectent » le stress après la suppression du gène MSH1 peuvent ajuster leur croissance et modifier la configuration des racines, limiter la biomasse aérienne, retarder la floraison et modifier leur réponse aux stimuli environnementaux. Ces réponses sont "mémorisées", rapportent les chercheurs, et sont transmises dans l'élevage sélectif à travers de nombreuses générations.
Dans le cadre de leurs recherches récentes, des plantes issues de croisements avec des plantes de soja «mémoire» ont été cultivées à grande échelle dans quatre conditions de terrain différentes à quatre endroits très éloignés du Nebraska. Ils étaient plus vigoureux, plus productifs et mieux adaptés à leur environnement que les plants de soja typiques.
"Ce que cela signifie", dit Mackenzie, "c'est que nous pouvons prendre nos meilleures variétés de cultures et éventuellement en tirer davantage et les rendre plus résistantes avec une manipulation assez simple", a-t-elle déclaré. « Nous avons constaté une amélioration significative du rendement et des performances de croissance, ce qui est inattendu car nous n'avons introduit aucun nouveau gène. Nous avons juste changé la façon dont ils sont exprimés. Et tout d'un coup, nous avons eu une augmentation de 13 à 14 % du rendement du soja."
Mackenzie suggère que toutes les plantes ont cette capacité, et que "la condition que nous décrivons est susceptible d'être une partie importante de la façon dont les plantes transmettent la mémoire de leur environnement pour préconditionner la progéniture". Son équipe a choisi de travailler avec le soja car il s'agit de la légumineuse la plus cultivée au monde, et juste derrière les graminées en importance économique. Mais ils ont également commencé à travailler avec d'autres plantes.
Pourquoi nous soucions-nous ?
Ce travail a des implications importantes pour la sélection végétale. Contrairement aux organismes génétiquement modifiés, le nouveau matériel génétique n'est pas inséré dans la plante. Au contraire, cette technique est "épigénétique" impliquant l'expression de gènes existants.
Cela a également des implications importantes sur notre capacité à cultiver des aliments dans des climats qui pourraient devenir plus rigoureux à l'avenir. Nous pourrons peut-être cultiver des graminées, des céréales et des légumineuses plus tolérantes à la chaleur et à la sécheresse. En fait, Mackenzie a poursuivi cette ligne de recherche dans le but d'améliorer la sécurité alimentaire à travers la planète.
Dans des endroits comme la Syrie et le Liban qui ont été si durement touchés par le changement climatique et la guerre qu'ils ne peuvent pas produire leur propre nourriture, cela sera particulièrement important, a-t-elle noté.
"Si vous commencez à additionner des pays qui ne sont vraiment pas en sécurité alimentaire, c'est effrayant", a déclaré Mackenzie. « Parce que s'ils ne peuvent pas nourrir leur propre peuple, qui va le faire ? Il n'est pas raisonnable de penser que nous pouvons augmenter notre production alimentaire sur ce continent pour gérer tout cela. D'une manière ou d'une autre, nous devons trouver des moyens de produire de la nourriture dans ces environnements récalcitrants et difficiles."
Restez à l'écoute! Je chercherai des exemples d'utilisation de cette technique au profit des éleveurs à l'avenir.
Cette histoire est tirée de deux communiqués de presse de Penn State : Les plantes transmettent la "mémoire" du stress à certains descendants, ce qui les rend plus résilientes t et « Effrayer » le soja en mode défensif produit de meilleures plantes une génération plus tard.
