La recherche sur l’agriculture de précision identifie un gène qui contrôle la production de fleurs et de fruits dans les plants de pois

La fin de la période de reproduction, lorsque les fleurs et les fruits sont produits, est un moment crucial dans le cycle de vie des plantes. Toutefois, les facteurs qui contrôlent ce processus doivent être mieux compris.

Une équipe de recherche dirigée par l’Institut de recherche en biologie moléculaire et cellulaire végétale (IBMCP), un centre commun du Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Conseil national espagnol de recherches ; CSIC) et de l’Universitat Politècnica de València (UPV), a découvert qu’un Le gène appelé FUL contrôle la durée de la phase de reproduction dans des cultures telles que les pois. Ce gène pourrait être utilisé comme outil biotechnologique pour prolonger cette phase, augmentant ainsi la production de fruits et de graines de pois et d’autres légumineuses comme les pois chiches, les lentilles ou les haricots.

Le travail a été publié dans le Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS).

Les plantes annuelles n’ont qu’une seule saison de reproduction, produisant des fleurs et des fruits. Les scientifiques recherchent des facteurs génétiques qui empêchent les plantes de fleurir afin de contrôler la durée de leur phase de reproduction. Il y a quelques années, le groupe dirigé par Cristina Ferrándiz, professeur-chercheur CSIC à l’IBMCP, a identifié un gène appelé FUL (FRUITFULL) comme régulateur important des arrêts de floraison.

« Les premières études ont été réalisées uniquement sur Arabidopsis, une plante de laboratoire sans intérêt agronomique », se souvient Ferrándiz. « Nous voulions savoir si cette fonction du FUL était la même chez d’autres espèces, notamment les espèces cultivées, et si nous pouvions utiliser ces connaissances pour générer des plantes qui produisent des fleurs et des fruits plus longtemps, et donc un rendement plus élevé », résume-t-elle.

Pour cela, l’équipe dirigée par Francisco Madueño, chercheur au CSIC à l’IBMCP, et composée de scientifiques français et canadiens, a étudié le rôle du gène FUL chez les plants de pois, une légumineuse à haute valeur nutritionnelle.

« Nous avons vu que les mutations qui conduisent à une perte de fonction des gènes FUL chez les pois amènent les plantes à produire des fleurs, et par conséquent des fruits, pendant beaucoup plus longtemps. Cela nous indique que FUL contrôle la durée de la phase de reproduction non seulement dans le plante de laboratoire Arabidopsis mais aussi chez d’autres espèces, y compris les plantes cultivées », explique Ferrándiz.

« La production prolongée de fleurs et de fruits signifie que dans certaines variétés de pois, des mutations dans les gènes FUL peuvent doubler la production de graines, avec des caractéristiques nutritionnelles identiques à celles des plantes non mutantes, tant en serre qu’en champ », explique-t-elle.

Mutants générés par des méthodes classiques

Les auteurs de la recherche soulignent que pour obtenir les mutations dans les gènes FUL analysés, ils ont utilisé des banques de mutants obtenues par des méthodes classiques sans générer de plantes transgéniques.

En conséquence, « la méthode d’obtention de nouvelles variétés végétales peut être basée sur la mutagenèse traditionnelle, telle qu’elle est utilisée aujourd’hui et dans cette étude, ou sur l’édition génétique à l’aide de CRISPR, l’outil le plus prometteur et le plus puissant pour l’agriculture de précision dans un avenir proche », explique Madueño.

« L’application potentielle de ces résultats consiste à utiliser les gènes FRUITFULL comme outil biotechnologique pour améliorer le rendement des cultures de légumineuses. L’augmentation la plus significative du rendement en graines a été observée dans les variétés de pois à rendement moyen. En revanche, dans les variétés à haut rendement , qui ont déjà un rendement très élevé, l’effet des mutations dans les gènes FUL est faible », explique Ferrándiz.

Pour les chercheurs de l’IBMCP, les gènes FRUITFULL pourraient être bénéfiques pour améliorer rapidement et directement les variétés de légumineuses. Ils sont très précieux car ils présentent des caractéristiques intéressantes, comme une résistance élevée aux agents pathogènes ou à la sécheresse, mais ne sont actuellement pas utilisés en raison de leurs faibles rendements.

« La mutation des gènes FUL dans ces variétés les rendrait très probablement également à haut rendement et utiles pour l’agriculture. Cela pourrait être très important compte tenu des défis auxquels nous sommes confrontés dans le contexte de la crise climatique et de la nécessité de développer des variétés capables de mieux y résister. « , disent les chercheurs.