Il y a plus de 160 ans, Gregor Mendel a planté les graines de la génétique moderne avec une série d’expériences de plante de pois qui ont changé la science pour toujours. En observant comment des traits spécifiques ont été transmis d’une génération à l’autre, il a découvert les lois fondamentales de l’héritage – longtemps avant que le concept de gènes ne soit même connu.
Dans un exploit remarquable de collaboration scientifique internationale, des chercheurs de Chine et du Royaume-Uni ont finalement démêlé les secrets génétiques derrière trois des traits de pois les plus déroutants de Mendel. Dirigée par le professeur Cheng Shifeng de l’Agricultural Genomics Institute de Shenzhen (AGIS) et des scientifiques du Royaume-Uni John Innes Center (JIC), l’équipe a découvert les mécanismes génétiques exacts derrière la couleur des gousses, la forme des pods et les traits de fleurs.
Après avoir analysé plus de 700 variétés de plantes de pois, l’équipe a constaté que la couleur jaune dans les gousses de pois résulte d’une grande suppression génomique affectant la production de chlorophylle, et non une simple mutation génétique comme une fois cru. Par exemple, au lieu d’un seul gène défectueux provoquant la couleur jaune, un étirement manquant d’ADN perturbe la capacité de la plante à terminer la dernière étape de la production de chlorophylle – le processus qui donne aux plantes leur couleur verte.
Ils ont également révélé que la forme des pods est contrôlée par deux gènes de développement fonctionnellement liés, travaillant ensemble comme des co-concepteurs façonnant la structure du pod, et qu’un gène codant pour une kinase de type co-récepteur détermine la position des fleurs, agissant comme un guide de signal pour l’endroit où les fleurs devraient se développer.
De plus, l’équipe a également identifié des marqueurs génétiques pour 72 traits agronomiques, créant une ressource précieuse pour les éleveurs de cultures. Ces idées permettront l’utilisation d’outils de reproduction alimentés par l’IA pour améliorer les variétés de pois, améliorer la résilience, augmenter les rendements et enfin remodeler l’agriculture durable.
Le professeur Cheng Shifeng a souligné que le succès du projet reposait sur l’introduction d’une collection de semences internationales diversifiée, y compris tous les traits de Mendel et les mutations rares. En plantant dans le nord et le sud de la Chine, l’équipe a rassemblé des données riches pendant deux saisons croissantes, complétées par des dossiers britanniques historiques.
Le Dr Noam Chayut, chef de l’unité des ressources du matériel génétique, avec le professeur Noel Ellis, un scientifique principal ayant des décennies d’expérience en génétique des pois, a dirigé l’effort de rassembler une collection diversifiée et représentative de variétés de plantes de pois au JIC.
« La couche génomique d’informations que nous avons ajoutée a apporté tellement d’informations à cette collection. Nous pouvons faire un énorme bond en avant en termes de la façon dont nous pouvons l’appliquer pour la sécurité alimentaire en Europe, en Chine et dans le monde », a déclaré le Dr Noam Chayut, un généticien de culture appliquée menant l’unité Resources germplasm au JIC.
Avec la sécurité alimentaire mondiale sous la pression croissante du changement climatique, de la dégradation de l’environnement et de la croissance démographique, la capacité de se reproduire plus adaptables, nutritives et productives est plus cruciale que jamais. Cette découverte complète non seulement un puzzle scientifique de longue date, mais débloque également de nouvelles possibilités d’agriculture de précision, offrant des outils puissants pour l’amélioration des cultures dans un monde en évolution rapide.
« Il y a encore une énorme quantité de données que nous pouvons encore analyser, et cette collaboration a beaucoup de potentiel à réaliser », a ajouté le professeur Noel Ellis, récipiendaire de la médaille Mendel Memorial de cette année.
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