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Une nouvelle révolution verte: les scientifiques utilisent CRISPR pour la domestication de fruits et légumes

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Au début du XXe siècle, un étrange plant de tomate s’enracinait dans
nord-est des États-Unis. En raison d’une mutation génétique aléatoire, le
les branches de la plante étaient plus courtes que la normale. Le résultat était un plus compact
culture qui était plus facile à récolter. «Les éleveurs ont commencé à l’utiliser», déclare Joyce
Van Eck, biologiste des plantes pour le Boyce Thompson Institute à New York. "Plus de
temps, ce trait a révolutionné la production commerciale de tomates. "

La plupart des autres qualités que nous associons aux tomates sont également apparues par hasard. Plus de
millénaires d’élevage sélectif, le fruit est passé de la taille d’un pois à
celui d’une pomme, et la maturation a été simplifiée pour assurer le supermarché
les tomates étaient uniformément rouges. Les agriculteurs qui avaient revendiqué ces
caractéristiques souhaitables ont perdu par inadvertance d’autres, telles que la saveur, la nutrition
la valeur et la résistance à la sécheresse – chuté par les mêmes processus aléatoires que
rendu le fruit commercialement viable.

L’histoire génétique de la tomate est typique du produit: un accident a entraîné la
domestication de pratiquement tous les fruits et légumes. Mais Van Eck est un
d’un nombre croissant de généticiens qui envisagent une approche alternative de la
cultivation. Des laboratoires comme le sien à travers le monde veulent relancer l’histoire.
Ils commencent avec des ancêtres sauvages et des parents de plantes cultivées modernes,
qui ont leurs propres caractéristiques attrayantes. Puis, en utilisant un nouveau système d’édition de gènes
technologie appelée CRISPR-Cas9, ils introduisent délibérément
traits commercialement souhaitables.

L’idée a été lancée pour la première fois en 2016 lorsqu’un groupe comprenant l’Université de São
Lázaro Eustáquio Pereira Peres, physiologiste spécialiste des plantes de Paulo, a révélé un plan visant à
Re-domestiquer les tomates. Dans leur article publié dans Science des plantes, ils
identifié plusieurs traits essentiels, tels que la taille du fruit et la longueur de la branche,
et a constaté que les versions modernes et souhaitables de ces traits sont apparues lorsque
certains gènes ont changé leurs fonctions. S’ils pouvaient délibérément éditer
ces gènes, ils auraient vraiment besoin de refaire la domestication – selon leurs termes.

Le système CRISPR-Cas9, lancé avec succès en 2013, était parfait pour la
emploi. Injecté dans un noyau cellulaire, le système trouve et supprime un
séquence génétique prédéterminée. Tout ce que Peres avait à faire était d’utiliser CRISPR-Cas9
un plant de tomate sauvage pour rogner l’ADN qui guide la croissance de longue
pousses. Il aurait alors le meilleur des deux mondes: une usine compacte avec
traits anciens, comme la saveur et les nutriments.

Donc, Peres a essayé dans le laboratoire. Fin de l’année dernière Nature Biotechnologie,
lui et plusieurs collègues ont révélé qu’ils avaient contrôlé avec succès
longueur et amélioration du calibre et du rendement des fruits. Nutriments essentiels tels que
le lycopène, un antioxydant, a été boosté. Et comme pour la saveur? «C’est une intense
Jörg Kudla, généticien de l’Université de Münster, qui a dirigé le projet.
étudier avec Peres. “C’est très aromatique.”

La viabilité de la technique a été vérifiée par une autre étude indépendante
par des chercheurs de l’Académie chinoise des sciences, également publiés
année. En utilisant essentiellement la même technique, ils ont introduit commercialement
des traits précieux tout en conservant la résistance à la sécheresse chez les plants de tomates sauvages.
Ces versions plus résilientes pourraient mieux résister aux effets du climat
changement. “Le plus gros avantage de de novo la domestication est la (capacité à
exploiter) les nombreuses ressources naturelles de plantes sauvages », a déclaré l’Académie chinoise
de la généticienne Caixia Gao.

Mais les parents ancestraux des cultures modernes ne sont que le début. En fait, alors que
Kudla et Peres se disputaient les plants de tomates, Van Eck a enrôlé CRISPR à
améliorer les perspectives commerciales des cerises de terre.

Un lointain parent de tomates vendu sur les marchés de producteurs, la cerise de terre est
extrêmement savoureux, très nutritif et extrêmement peu pratique. Le fruit
est minuscule et tombe de la branche à maturité, ce qui la rend presque
impossible à récolter. Le groupe de Van Eck a réglé ces problèmes en comparant
gènes de cerises de terre avec des gènes de tomates domestiques, se distinguant
ceux qui étaient similaires, et en les modifiant. “Au lieu d’attendre
par hasard, nous avons accéléré la domestication », dit-elle.

Entre temps, les gens ont commencé à contacter Van Eck avec d’autres candidats.
cultures. «Un Nigérian s’est approché de moi pour me dire qu’il avait un
grain indigène naturellement résistant à la sécheresse », dit-elle. Ce n’est pas
produire de nombreuses graines, et la plante a un modèle de croissance difficile à manier qui rend
c’est difficile à récolter. Son laboratoire étudie actuellement des mutations qui
le rendre plus approprié pour la récolte.

Avec la capacité de guider les plantes sur différents chemins de culture, ou de
explorer ce qui se passerait si nos ancêtres avaient cueilli différentes cultures,
CRISPR a transformé la spéculation en réalité – juste à temps pour un avenir qui
aura plus de bouches à nourrir que jamais.

(Cette histoire a été imprimée sous le titre "Domestication 2.0).

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