Un seul gène peut tripler la récolte de blé

Une équipe de scientifiques a identifié un gène qui permet à une variété de blé de produire jusqu'à trois grains par fleur au lieu d'un. Cette découverte ouvre la porte à l’application de techniques d’édition génétique pour développer des cultures beaucoup plus productives.

Une équipe internationale de scientifiques a révélé le secret génétique d'une variété particulière de blé capable de produire jusqu'à trois grains par fleur, au lieu du grain unique habituel. Cette découverte, publiée dans la revue PNAS, ouvre une nouvelle voie pour augmenter le rendement de l'une des céréales les plus importantes pour l'alimentation mondiale, à une époque où la productivité stagne dans les principales régions productrices.

La recherche s'est concentrée sur une variante de blé connue sous le nom de « multiovaire » (MOV), qui développe naturellement jusqu'à trois ovaires fonctionnels dans chacune de ses fleurs, ce qui se traduit directement par une plus grande production de grains par épi.

Pendant des années, la cause génétique de ce trait était restée un mystère pour la science. Aujourd’hui, grâce à un travail minutieux de cartographie génétique et de séquençage du génome, les chercheurs ont identifié le responsable : un gène appelé WUSCHEL-D1 (WUS-D1).

Changement génétique

Ce qui est pertinent dans cette découverte, c'est que, chez le blé tendre, ce gène reste inactif ou « endormi ». Cependant, dans la variété multiovarienne, une réorganisation structurelle complexe du chromosome où réside le gène provoque son activation. C'est comme si une partie du manuel d'instructions génétiques de la plante avait été réorganisée, activant un interrupteur normalement éteint.

L’activation de ce gène a un effet direct sur les premiers stades du développement floral. Il WUS-D1 Il agit comme un régulateur principal qui augmente la taille des méristèmes floraux, qui sont les structures cellulaires à partir desquelles les fleurs se développent.

Étant plus grands, ces méristèmes ont la capacité de former plusieurs pistils, l'organe femelle de la fleur qui contient l'ovaire, donnant naissance à la caractéristique multiovarienne.

Une croissance paradoxale

Les résultats sont évidents. Des plants de blé porteurs du gène WUS-D1 actif produit jusqu'à 70 % de grains en plus par épi par rapport aux plants de blé conventionnels. Cependant, cette augmentation de quantité s'accompagnait d'une contrepartie : les grains individuels étaient plus petits et plus légers.

Ce phénomène révèle un équilibre biologique délicat entre le nombre de grains et leur taille, un facteur crucial pour les agriculteurs et les sélectionneurs.

La véritable valeur de cette découverte ne réside pas seulement dans la compréhension d’un curieux phénomène naturel, mais aussi dans les outils qu’elle fournit pour l’avenir de l’agriculture.

Après avoir identifié le gène exact et son mécanisme, les scientifiques peuvent utiliser des technologies d'édition génétique de précision, telles que CRISPR-Cas9, pour « ajuster » l'expression des gènes. WUS-D1. L'objectif est de trouver un point optimal permettant d'augmenter le nombre de grains sans pénaliser excessivement leur poids et leur taille, créant ainsi de nouvelles variétés de blé à haut rendement adaptées aux exigences croissantes de la sécurité alimentaire mondiale.

Tests validés

Pour confirmer que WUS-D1 était sans aucun doute le gène en cause, l'équipe scientifique a réalisé de multiples tests de validation. Ils ont éliminé le gène dans les plantes multiovariennes et ont observé que le trait disparaissait, retournant à la production d'un seul ovaire par fleur. De plus, ils ont induit de petites mutations dans le gène qui supprimaient également la caractéristique.

Ces expériences génétiques, combinées à des analyses microscopies qui ont permis de visualiser des méristèmes élargis, confirment le rôle essentiel de ce gène et jettent les bases d'une nouvelle ère dans l'amélioration génétique du blé.