Comment “l’auto-pollen” peut tromper la mort :

Crédit: Pixabay / CC0 Domaine public :

Un nouveau gène qui contrôle l’autofécondation a été identifié dans une version modifiée de la plante modèle Arabidopsis thaliana élevée par des scientifiques de l’Université de Birmingham.

Dans une étude publiée aujourd’hui dans : Biologie actuelle :l’équipe a identifié un nouveau gène, nommé “Highlander”, qui régule l’auto-incompatibilité, rendant une plante auparavant auto-incompatible complètement auto-fertile.

La pollinisation et la fertilisation des fleurs entraînent la production de graines, qui est cruciale pour la production alimentaire. La production de céréales, de fruits, de légumes et de noix dépend entièrement de la pollinisation. Un problème que les plantes ont, cependant, est que la plupart des fleurs sont hermaphrodites et que le pollen mâle se trouve à côté du stigmate femelle. Cela risque l’autofécondation, ce qui peut entraîner des plantes malsaines.

La capacité de contrôler si une plante peut ou non s’auto-fertiliser a un énorme potentiel pour assurer des cultures plus fortes et plus résistantes. Les hybrides F1 sont fabriqués par les sélectionneurs de plantes pour être plus productifs que leurs parents, et un objectif à long terme est de créer une auto-incompatibilité dans les cultures, ce qui pourrait aider leur production.

Des progrès majeurs ont été réalisés dans ce domaine par une équipe dirigée par le professeur Noni Franklin-Tong de l’École des biosciences de l’Université, qui s’est efforcée de comprendre les mécanismes par lesquels le coquelicot des champs, Papaver rhoeas, évite les problèmes d’autofécondation. Chez le coquelicot, le propre pollen de la plante est reconnu et tué en déclenchant un programme de suicide cellulaire. Cela fournit un moyen soigné et ciblé d’éliminer les grains de pollen indésirables. La professeure Franklin-Tong a été élue membre de la Royal Society en 2021 pour son travail dans ce domaine.

Dans l’étude actuelle, l’équipe a utilisé la plante modèle, Arabidopsis thaliana (Thale cress) comme base pour leurs recherches. Cette petite mauvaise herbe discrète est un parent de cultures comme le chou et le colza, et est une plante “auto-compatible”, utilisée par de nombreux phytologues pour mieux comprendre la base du fonctionnement des plantes.

Les énormes ressources génétiques et la courte durée de génération (un mois pour produire des graines contre 6 mois pour le blé) de cette plante modèle en font un excellent système pour identifier des gènes d’importance fondamentale qui peuvent ensuite potentiellement être intégrés dans des études translationnelles sur des espèces cultivées. .

L’étude actuelle a utilisé le dépistage génétique dans cette plante modèle pour identifier un nouveau gène essentiel à la régulation de l’auto-incompatibilité. À l’aide d’une lignée végétale d’Arabidopsis auto-incompatible, l’équipe a identifié un gène qui, une fois retiré, supprimait le SI, permettant à la plante de s’autoféconder.

Ce gène, qui a été nommé “Highlander” d’après le guerrier immortel dans le film de 1986, code pour une protéine appelée PGAP1, qui se trouve dans tous les organismes supérieurs, de la levure à l’homme, et maintenant y compris les plantes. C’est la première fois que sa fonction est identifiée chez les plantes.

Les plantes Arabidopsis modifiées n’avaient pas de défauts de développement évidents, mais l’auto-incompatibilité a été complètement abolie et des niveaux élevés d’auto-graines ont été observés.

Le professeur Franklin-Tong commente qu'”il s’agit d’une percée majeure, car elle identifie non seulement un nouveau mécanisme qui est essentiel pour parvenir à l’auto-rejet du pollen incompatible, mais elle implique également un rôle pour des protéines spécifiques, appelées GPI-AP, dans ce processus. pour la première fois. “

La famille de protéines GPI-APS joue un rôle central dans d’autres systèmes tels que l’amélioration de l’immunité innée en augmentant les interactions entre certaines protéines. En identifiant un rôle pour ces protéines dans la régulation de l’autofécondation, l’équipe peut également avoir découvert des preuves que ce système peut avoir évolué à partir d’autres systèmes tels que l’immunité contre les agents pathogènes.

Le professeur Franklin-Tong ajoute qu’ils “sont très enthousiasmés par les découvertes inattendues et nouvelles de cette étude, car elle ouvre de nouvelles voies, menant des recherches dans des domaines complètement nouveaux, tels que l’implication des GPI-AP et éventuellement des protéines accessoires, qui aident interactions cellule-cellule, dans les interactions entre pollen et pistil en auto-incompatibilité. »


Les scientifiques transfèrent des gènes du pavot à différentes espèces pour empêcher l’autopollinisation :


Plus d’information:
Zongcheng Lin et al, L’auto-incompatibilité nécessite un remodelage de l’ancre GPI par l’orthologue pavot PGAP1 HLD1, Biologie actuelle : (2022). EST CE QUE JE: 10.1016 / j.cub.2022.02.072 :

Fourni par l’Université de Birmingham :

Citation:: Rester en vie: How ‘self-pollen’ can cheat death (2022, 21 mars) récupéré le 21 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-alive-self-pollen-death.html

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