CRISPR-Cas9 multiplexe réduit le dépôt de lignine et améliore la qualité fourragère de la luzerne

CRISPR-Cas9 multiplexe réduit le dépôt de lignine et améliore la qualité fourragère de la luzerne

ISAAA*

Des chercheurs de l'Oklahoma State University et leurs partenaires ont utilisé un système d'édition de gènes multiplexe à médiation CRISPR-Cas9 pour réduire la teneur en lignine des pousses et améliorer la digestibilité et les valeurs nutritionnelles de la luzerne. L'article est publié dans Frontiers in Plant Science.

La qualité fourragère de la luzerne est fortement influencée par le dépôt de lignine dans les parois cellulaires au cours des stades de maturité avancés de la plante. Des études antérieures ont montré qu'il était possible d'améliorer la qualité fourragère et la digestibilité de la luzerne en ciblant l'ARN. Les chercheurs ont donc ciblé le gène MsC3H pour réduire la teneur en lignine et améliorer la qualité fourragère.

Les résultats de l'étude montrent que la mutation homozygote de MsC3H réduit significativement la teneur en lignine et modifie la composition de la lignine dans les tiges. Ces lignées présentaient également des niveaux significativement plus faibles de fibres détergentes acides et neutres et des niveaux plus élevés de nutriments digestibles totaux. Les résultats de l'étude accélèrent les efforts actuels visant à améliorer la luzerne sans sacrifier la croissance des plantes et la biomasse.

Pour plus d'informations, lisez l'article de Frontiers in Plant Science.

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* Source : Multiplex CRISPR-Cas9 Reduces Lignin Deposition and Improves Forage Quality of Alfalfa- Crop Biotech Update (February 28, 2024) | Gene Editing Supplement - ISAAA.org

Ma note : Voici le résumé (découpé) de « Mutating alfalfa COUMARATE 3-HYDROXYLASE using multiplex CRISPR/Cas9 leads to reduced lignin deposition and improved forage quality » (la mutation de la COUMARATE 3-HYDROXYLASE de la luzerne à l'aide de CRISPR/Cas9 multiplexe entraîne une réduction du dépôt de lignine et une amélioration de la qualité fourragère) de Tezera W. Wolabu, Kashif Mahmood, Fang Chen, Ivone Torres-Jerez, Michael Udvardi, Million Tadege, Lili Cong, Zengyu Wang et Jiangqi Wen :

« La qualité fourragère de la luzerne (Medicago sativa L.) est affectée par le dépôt de lignine dans les parois cellulaires à des stades de maturité avancés. Il a été démontré que la réduction de la teneur en lignine par l'interférence ARN ou des approches antisens améliorait la qualité et la digestibilité du fourrage de luzerne.

Nous avons utilisé un système d'édition de gènes CRISPR/Cas9 multiplexe pour réduire la teneur en lignine et modifier la composition de la lignine dans la luzerne en ciblant le gène COUMARATE 3-HYDROXYLASE (MsC3H), qui code pour une enzyme clé dans la biosynthèse de la lignine.

Quatre ARN guides (ARNg) ciblant le premier exon de MsC3H ont été conçus et regroupés dans un système polycistronique ARNt-ARNg et introduits dans la luzerne tétraploïde par transformation médiée par Agrobacterium.

Sur 130 lignées transgéniques, il a été confirmé qu'au moins 73 lignées contenaient des événements d'édition de gènes dans un ou plusieurs allèles de MsC3H.

Cinquante-cinq lignées ont été sélectionnées pour l'analyse de la teneur/composition en lignine. Parmi ces lignées, trois lignées homozygotes tétra-alléliques indépendantes (Msc3h-013, Msc3h-121 et Msc3h-158) présentant différents événements de mutation dans MsC3H ont été caractérisées en détail.

La mutation homozygote de MsC3H dans ces trois lignées a réduit de manière significative la teneur en lignine et a modifié la composition de la lignine dans les tiges. En outre, ces lignées présentaient des niveaux significativement plus faibles de fibres détergentes acides et de fibres détergentes neutres, ainsi que des niveaux plus élevés de nutriments digestibles totaux, de valeurs alimentaires relatives et de digestibilité réelle in vitro de la matière sèche.

Dans l'ensemble, ces résultats montrent que l'édition de MsC3H par CRISPR/Cas9 a permis de réduire la teneur en lignine des pousses, d'améliorer la digestibilité et les valeurs nutritionnelles sans sacrifier la croissance de la plante et le rendement en biomasse.

Ces lignées pourraient être utilisées dans les programmes de sélection de la luzerne pour produire des cultivars élites de luzerne sans transgène avec une teneur réduite en lignine et une meilleure qualité fourragère.