La taille des grains joue un rôle central dans la détermination du rendement du blé, et une régulation précise du développement des grains est apparue comme une stratégie clé pour augmenter les rendements de plusieurs cultures de base telles que le riz et le maïs. Cependant, la base génétique et les mécanismes de régulation moléculaire potentiels régissant les aspects critiques du développement du grain de blé sont restés insaisissables, créant un goulot d’étranglement dans la quête d’augmentation du rendement du blé.
Dans une récente collaboration étude Publié dans Biotechnologie végétaledes chercheurs dirigés par le professeur Xiao Jun de l’Institut de génétique et de biologie du développement de l’Académie chinoise des sciences, en collaboration avec le professeur Bai Mingyi de l’Université du Shandong, ont identifié un module génétique qui régule la longueur des grains de blé, fournissant ainsi de nouvelles informations sur la façon dont l’interaction entre les signaux du brassinostéroïde (BR) et du sucre influence la taille des grains.
Les chercheurs ont utilisé une combinaison d’études d’association à l’échelle du génome et d’analyses de liaison pour identifier un facteur de transcription atypique hélice-boucle-hélice, TabHLH489-D1, significativement corrélé à la longueur des grains de blé. Il a été constaté que TabHLH489-D1 et ses gènes homologues réduisaient à la fois la longueur des grains et le poids de mille grains.
Ils ont révélé que TaSnRK1α1 facilite la dégradation de TabHLH489 par phosphorylation, favorisant ainsi l’élongation des cellules de l’enveloppe de la graine au cours des premiers stades du développement du grain de blé. Le sucre, à son tour, induit l’accumulation de la protéine TaSnRK1α1, qui améliore encore la dégradation de TabHLH489 et régule collectivement le développement des grains de blé.
De plus, TabHLH489 s’est avéré être un régulateur négatif de l’hormone végétale BR, et l’inactivation de TabHLH489 a augmenté la sensibilité au BR dans le blé. Chez les mutants de blé présentant le récepteur BR Tabzr1 et la surexpression de la kinase régulatrice négative BR TaSK2, une expression accrue de l’expression de TabHLH489 est associée à des grains de blé plus courts et à une diminution du poids de mille grains.
À l’inverse, chez les mutants knock-out de TaSK2 et les plantes avec TaBZR1 surexprimé, une réduction de l’expression de TabHLH489 conduit à des grains de blé plus longs et à une augmentation du poids de mille grains.
Notamment, TaBZR1 interagit directement avec le promoteur TabHLH489 et a un effet suppresseur sur son expression. La variation naturelle de la région promotrice de TabHLH489-D1 a affecté la liaison de TaBZR1, a diminué l’expression de TabHLH489-D1 et, par conséquent, a augmenté la longueur des grains.
Cette étude a réussi à cloner le gène clé TabHLH489 et à élucider son rôle dans la régulation de la longueur des grains de blé. L’identification d’un module fonctionnel génique qui régule la taille des grains de blé et l’élucidation des mécanismes de régulation du BR et du sucre sur TabHLH489, tant au niveau transcriptionnel que protéique, marquent une étape importante.
Les résultats offrent non seulement un soutien théorique important, mais fournissent également de précieuses ressources génétiques alléliques pour les futurs efforts de sélection du blé.
Plus d’information:
Jinyang Lyu et al, Le module TaSnRK1‐TabHLH489 intègre la signalisation des brassinostéroïdes et du sucre pour réguler la longueur des grains du blé panifiable, Journal de biotechnologie végétale (2024). DOI : 10.1111/pbi.14319