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Agriculture, alimentation, santé publique... soyons rationnels

L'expression transgénique des facteurs de la Rubisco augmente la photosynthèse et la tolérance au froid chez le maïs

8 Août 2024 Publié dans #amélioration des plantes, #Biotechnologies

L'expression transgénique des facteurs de la Rubisco augmente la photosynthèse et la tolérance au froid chez le maïs

 

Aaron Callahan*

 

 

Le maïs est l'une des cultures les plus répandues au monde et est essentiel à la sécurité alimentaire mondiale. Mais comme pour les autres plantes, sa croissance et sa productivité peuvent être limitées par la lenteur de l'activité de la Rubisco, l'enzyme responsable de l'assimilation du carbone au cours de la photosynthèse. Dans une étude récente publiée dans le Journal of Experimental Botany, des scientifiques du Boyce Thompson Institute (BTI) ont démontré une approche prometteuse pour augmenter la production de Rubisco, améliorant ainsi la photosynthèse et la croissance globale de la plante.

 

L'étude a porté sur l'expression transgénique de trois protéines clés, le facteur d'accumulation de la Rubisco 2 (Raf2 – Rubisco Accumulation Factor) et les petites et grandes sous-unités de la Rubisco. En surexprimant ces protéines, les chercheurs ont augmenté la teneur en Rubisco, accéléré l'assimilation du carbone et accru la hauteur des plantes de maïs.

 

« Nos résultats démontrent qu'il est possible de modifier l'assemblage de la Rubisco pour améliorer la productivité des cultures », a déclaré Mme Kathryn Eshenour, chercheuse au BTI et première auteure de l'étude. « En modifiant l'expression de ces protéines, nous pouvons libérer la capacité du maïs à photosynthétiser plus efficacement et à croître de manière plus robuste, même dans des conditions environnementales difficiles. »

 

L'équipe de recherche a constaté que Raf1 et Raf2, bien qu'agissant à différentes étapes de l'assemblage de la Rubisco, pouvaient indépendamment améliorer l'abondance de la Rubisco et les performances de la plante. Cela ouvre la voie à d'autres améliorations en combinant les caractéristiques, ce qui pourrait conduire à une capacité photosynthétique encore plus grande.

 

Il est intéressant de noter que les plantes transgéniques ont également montré une meilleure résistance au stress dû au froid, un défi environnemental courant qui peut avoir un impact sévère sur le rendement des cultures. Les chercheurs ont observé que ces plantes maintenaient des taux de photosynthèse plus élevés pendant l'exposition au froid et se rétablissaient plus rapidement après la disparition du stress.

 

L'approche innovante de l'équipe offre des possibilités intéressantes pour d'autres cultures. De nombreux aliments de base dont les voies de photosynthèse sont similaires à celles du maïs, comme le sorgho, le millet et la canne à sucre, pourraient potentiellement bénéficier de l'approche utilisée dans cette étude, ce qui permettrait d'améliorer l'efficacité de la photosynthèse et le rendement.

 

« Cette technologie prometteuse est l'une des nombreuses utilisées pour améliorer la photosynthèse dans les plantes cultivées », a déclaré M. David Stern, professeur au BTI et auteur principal de l'étude. « En continuant à explorer les subtilités de l'assemblage de la Rubisco et de sa régulation, nous pouvons améliorer cette partie d'un ensemble d'outils indispensables à l'amélioration de la photosynthèse dans une large gamme de cultures. »

 

Alors que la sécurité alimentaire reste une question urgente et que les effets du changement climatique s'intensifient, le besoin de cultures plus productives et plus adaptables n'a jamais été aussi grand. Cette recherche met en évidence le potentiel de transformation des solutions basées sur la science des plantes pour relever les défis mondiaux, illustrant l'engagement de BTI à façonner un avenir où l'agriculture prospère, où la biodiversité est préservée et où l'humanité bénéficie d'un monde plus sain et plus durable.

 

Ce travail a été soutenu par le programme de recherche intra-muros du Département Américain de l'Agriculture, National Institute of Food and Agriculture, Physiology of Agricultural Plants, Accession No. 1022304.

 

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* Source : Transgenic Expression of Rubisco Factors Increases Photosynthesis and Chilling Tolerance in Maize - Boyce Thompson Institute (btiscience.org)

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