Des chercheurs utilisent des ciseaux à gène Cas9 pour établir une nouvelle résistance virale dans l’orge d’hiver

L’édition du génome suscite de grands espoirs pour l’amélioration des cultures face aux défis posés par le changement climatique, mais aussi pour la sélection de la résistance aux maladies et une meilleure durabilité de l’agriculture.

Une équipe de recherche dirigée par l’Institut IPK Leibniz a réussi à modifier un gène de l’orge à l’aide des ciseaux à gène Cas9, rendant ainsi disponibles pour l’orge d’hiver de nouvelles résistances à des virus importants. Les résultats ont été publiés aujourd’hui dans le célèbre Revue de biotechnologie végétale.

Comme les champignons et les insectes, les virus sont de sérieux pathogènes pour les cultures. Dans le cas des céréales, les virus transmis aux plantes par les micro-organismes du sol deviennent de plus en plus importants. Pour l’orge, il s’agit principalement du virus de la mosaïque jaune de l’orge (BaYMV) et du virus de la mosaïque légère de l’orge (BaMMV). Les deux sont transmis aux jeunes plants d’orge d’hiver en automne et peuvent entraîner des pertes de rendement allant jusqu’à 50 pour cent.

L’élevage en résistance joue un rôle essentiel pour faire face à ces pathogènes. Bien que presque toutes les variétés européennes actuelles d’orge d’hiver soient résistantes à ces virus, certaines souches de virus ont déjà surmonté cette résistance largement utilisée grâce à l’adaptation génétique. Une large percée des défenses naturelles n’est qu’une question de temps. Compte tenu de la lourdeur des mesures d’élevage, il est urgent d’identifier de nouvelles sources de résistance et de les déployer en élevage de manière accélérée.

À la recherche de ces nouvelles résistances, une équipe de recherche dirigée par l’Institut IPK Leibniz a examiné du matériel provenant de la banque de gènes de l’Institut. En 2014, ils ont trouvé ce qu’ils cherchaient dans les anciennes variétés locales et les parents sauvages de l’orge cultivée.

« Ces investigations ont montré que le gène PDIL5-1, qui est impliqué dans la formation de structures protéiques tridimensionnelles, joue également un rôle central dans la résistance des plantes aux virus », explique Robert Hoffie de la recherche « Plant Reproductive Biology ». groupe.

Il s’agit d’un soi-disant facteur de susceptibilité que les virus dépendant de l’hôte utilisent pour se reproduire dans les tissus végétaux. « Une découverte décisive pour nous était que le matériel résistant de la banque de gènes contenait des variantes du gène PDIL5-1 qui avaient perdu leur fonction par mutation et ne pouvaient donc plus être utilisées par le virus », explique le scientifique d’IPK et premier auteur de l’étude.

Cependant, le croisement de telles variantes de gènes médiateurs de la résistance dans le matériel de sélection existant de l’orge d’hiver européenne est laborieux et prend du temps.

« Par conséquent, nous avons utilisé les ciseaux à gène Cas9 pour désactiver le gène PDIL5-1 dans deux variétés d’orge sensibles par mutagenèse ciblée, obtenant ainsi un succès beaucoup plus rapide et sans aucune modification génétique supplémentaire dans les variétés d’orge », explique Hoffie. Les résultats étaient plus que prometteurs; « Les plantes ciblées étaient résistantes à l’infection par le virus de la mosaïque de l’orge (BaMMV) lors de l’essai en serre et il n’y avait aucun effet négatif sur la croissance ou le rendement. »

« L’étude illustre comment nous pouvons aujourd’hui tirer parti de notre matériel de banque de gènes pour la sélection végétale avec des outils biotechnologiques extrêmement efficaces et précis tels que les ciseaux à gènes Cas9 », commente le Dr Jochen Kumlehn, responsable de l’étude et responsable du « Plant Reproductive Groupe de recherche « Biologie ». Dans le même temps, les nouvelles découvertes ouvrent également de nouvelles perspectives de recherche. Par exemple, nous supposons que la modification des gènes PDIL peut également conduire à une résistance virale chez d’autres espèces végétales.