Plus de 34 millions de personnes aux États-Unis n’ont pas assez de nourriture. Des cultures plus diversifiées et adaptables sont nécessaires pour relever les défis de la production alimentaire aggravés par le changement climatique. Les petites baies sucrées appelées cerises de terre ne nourrissent peut-être pas le pays, mais avec d’autres « cultures orphelines » apparentées, elles pourraient renforcer l’approvisionnement alimentaire. Malheureusement, ces parents éloignés des tomates ne sont pas prêts pour une production à grande échelle, du moins pas encore.
Zachary Lippman, professeur au Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) et chercheur HHMI, travaille à changer cela. Aux côtés du post-doc Jia He du CSHL et du HHMI, Lippman a construit des plans génétiques, ou des modèles, pour deux types de cerises de terre. Ces nouveaux modèles peuvent guider les phytogénéticiens vers l’exploitation du potentiel inexploité des cerises de terre. Ils peuvent également jouer un rôle clé dans la mise à l’échelle d’autres plantes de morelle pour une utilisation généralisée.
Lippman dit : « La famille des solanacées comprend plus de 20 cultures. Il y a les principales cultures — pomme de terre, tomate, aubergine — et puis il y a des cultures mineures, ou cultures orphelines, qui sont soit semi-domestiquées, soit simplement sauvages. n’ont pas reçu beaucoup d’attention en matière de recherche, mais pourraient avoir plus de potentiel pour une plus grande production s’ils pouvaient être développés davantage. »
Les cerises de terre sont des modèles idéaux de la famille des solanacées en raison de leur génétique similaire et de leur longue histoire évolutive. Ils sont également courants en Amérique du Nord, faciles à cultiver et faciles à modifier génétiquement. Mais leur attribut le plus intéressant, dit Lippman, pourrait être l’enveloppe papyracée en forme de ballon, ou calice gonflé, qui entoure leurs baies.
« Il semble avoir évolué indépendamment plusieurs fois dans les plantes à fleurs », explique Lippman. « Il n’est pas clair s’il s’agit d’une bizarrerie de l’évolution, d’un trait adaptatif ou des deux. Mais une chose, dans mon esprit, est très claire : c’est l’une des nouveautés évolutives les plus cool à émerger chez les plantes. »
Des recherches antérieures sur les solanacées ont suggéré que des gènes appelés MADS-box étaient responsables de l’émergence du calice gonflé. En utilisant l’outil d’édition du génome CRISPR sur leurs nouveaux modèles de cerise de terre, Lippman et He ont désactivé les gènes MADS-box un par un. Ils ont découvert que les plantes avaient toujours un calice gonflé, qu’elles aient les gènes ou non. Les modèles leur ont également permis de découvrir un gène essentiel au développement du calice gonflé.
Il dit : « Sans ces ressources génomiques, il est très difficile d’identifier les mécanismes moléculaires sous-jacents à certains des traits apparus au cours de l’évolution. Nous pensons qu’avec notre nouvelle ressource, nos nouveaux génomes, nous pouvons disséquer tout ce processus.
Lippman appelle les nouveaux modèles Groundcherry « les enfants de l’affiche » pour ce qui vient ensuite de son laboratoire. Leur objectif est de parsemer la famille des solanacées avec de nombreux nouveaux modèles de plantes, ce qui facilitera l’amélioration des cultures grâce à l’édition du génome. Ces modèles permettront également de mieux comprendre le développement évolutif des plantes.
« Au-delà de l’amélioration des cultures, ces nouveaux modèles peuvent nous donner les moyens de répondre à la question fondamentale de savoir comment de nouveaux traits émergent dans les plantes », déclare Lippman. « Je pense que Jia sera celui qui s’attaquera à cela à l’avenir. »
Les conclusions sont publiées dans La cellule végétale journal.
Plus d’information:
Jia He et al, L’établissement de Physalis en tant que système modèle de Solanaceae permet la réévaluation génétique du syndrome du calice gonflé, La cellule végétale (2022). DOI : 10.1093/plcell/koac305