Les scientifiques se rapprochent de la compréhension de la domestication du maïs

Les scientifiques se rapprochent de la compréhension de la domestication du maïs

AGDAILY reporters*

Image : Kan Wang

Des scientifiques de l'Université d'État de l'Iowa apprennent à remonter le temps à travers des millénaires de domestication pour découvrir comment une plante herbacée sauvage, la téosinte, est devenue le maïs, la culture commerciale moderne cultivée dans le monde entier. La recherche permet aux scientifiques de comparer les gènes du maïs à ceux de son ancêtre sauvage, ce qui pourrait aider les sélectionneurs à identifier les caractéristiques avantageuses de la téosinte qui ont pu être éliminées du maïs au cours des siècles.

Des chercheurs ont récemment publié leurs résultats dans la revue universitaire Frontiers of Plant Science, détaillant un nouvel outil biotechnologique qui exploite des techniques de pointe pour produire pour la première fois des plantes de téosinte transgéniques fertiles.

L'Homme a commencé à domestiquer la téosinte, une herbe sauvage originaire du Mexique, il y a environ 10.000 ans. Chaque plante de téosinte ne produit qu'une douzaine de grains, qui sont durs et contiennent moins de nutriments que le maïs moderne. Les gens ont donc sélectionné les plantes de téosinte pour obtenir des rendements plus élevés et ont fini par créer de nouvelles variétés aux caractéristiques uniques.

Mais une partie du matériel génétique original de la téosinte s'est perdue en cours de route. L'identification de ce matériel génétique pourrait aider à sélectionner un meilleur maïs aujourd'hui, ou du moins offrir aux scientifiques des indices sur la façon de mieux exploiter la diversité génétique du maïs, a déclaré M. Jacob Zobrist, étudiant diplômé en agronomie et premier auteur de l'étude.

« Nous ne savons pas ce que nous ne savons pas sur ces caractères ancestraux », a déclaré M. Zobrist. « Nous espérons identifier les caractères de l'ancêtre sauvage qui seraient utiles au maïs moderne. Ces caractères pourraient inclure la résistance aux maladies et au stress ainsi que la teneur en nutriments et peut-être même l'amélioration des temps de croissance et de floraison. »

La nouvelle étude explique comment les scientifiques ont découvert un protocole robuste d'induction et de régénération des cals en utilisant des segments de verticilles de semis germés à partir de graines matures. Cela signifie que les chercheurs ont pu produire un tissu de cal, qui est similaire aux cellules souches qui sont indifférenciées et ne se sont pas encore développées en cellules différenciées.

Ces cellules indifférenciées se prêtent à l'introduction d'un nouvel ADN par la technologie transgénique. Grâce à une technologie d'édition de gènes telle que CRISPR, les chercheurs peuvent désormais cibler des gènes spécifiques de la téosinte et les désactiver, ce qui leur permet de mieux comprendre comment cette plante sauvage a été domestiquée pour devenir une culture de base mondiale.

Un nouvel outil biotechnologique permet de mieux comprendre

C'est un peu comme remonter dans le temps pour voir quels traits les anciens sélectionneurs de plantes ont sélectionnés, a déclaré Mme Kan Wang, professeur mondial de biotechnologie en agronomie et auteur correspondant de l'étude. Le laboratoire de Mme Kan Wang a commencé à étudier la téosinte en 2010, et elle a déclaré que la nouvelle publication représente une avancée majeure dans la compréhension de la téosinte et des origines du maïs moderne.

« Cela va ouvrir de nombreuses possibilités pour de nombreuses personnes qui s'intéressent à la recherche fondamentale ou à la recherche agricole appliquée », a déclaré Mme Wang, qui occupe actuellement le poste tournant de directeur de programme pour la National Science Foundation.

Mme Wang a reconnu que les apports de M. Zobrist ont contribué à la réussite de l'ensemble de l'étude. M. Zobrist a rejoint le laboratoire de Mme Wang en 2018 avec le soutien de la bourse Predictive Plant Phenomics Fellowship de la National Science Foundation, qui offre une formation innovante en science et ingénierie basée sur les données à des étudiants ayant une expérience dans le domaine des sciences végétales. La contribution de M. Zobrist à la recherche a consisté à rendre la transformation reproductible en optimisant le milieu de culture utilisé pour faire pousser les plantes de téosinte. M. Zobrist a trouvé un nouveau protocole de culture des tissus qui inclut des hormones végétales dans le milieu de culture.

« Nous avons développé l'outil, et sans lui, il est très difficile de comprendre la téosinte. Jacob a été l'un des principaux artisans de cette réussite. Il a fait un travail essentiel », a déclaré Mme Wang.

M. Zobrist est originaire de Spencer, dans l'Iowa. Il a fait ses études de premier cycle à l'Iowa State avant d'accepter un emploi chez Corteva pendant cinq ans, puis de revenir à l'Iowa State pour commencer ses études supérieures en 2017.

« J'ai la chance d'être un étudiant diplômé à un moment où la recherche et les technologies d'édition du génome progressent à un rythme qui m'a permis de rassembler toutes les pièces dans une méthode de transformation fonctionnelle et reproductible », a-t-il déclaré.

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* Source : Scientists closer to understanding domestication of corn | AGDAILY