La découverte des défenses chimiques groupées du blé ouvre de nouvelles voies de recherche

Crédit : Guy Polturak

Une collaboration de recherche a permis d’expliquer les défenses chimiques qui protègent les plants de blé contre les maladies, ouvrant de nouvelles voies d’étude potentielles pour cette culture cultivée à l’échelle mondiale.

Des chercheurs du John Innes Center ont mis à profit les récentes avancées en matière de cartographie du génome complexe du blé panifiable pour faire cette découverte. Deux groupes ont collaboré pour générer des données qui ont conduit à la découverte de plusieurs ensembles de gènes dans le blé qui sont activés lorsque la plante est attaquée par des microbes pathogènes.

Ces gènes se trouvent dans six groupes de gènes dits biosynthétiques dans le génome du blé. Des grappes de gènes qui produisent des molécules de défense ont également été trouvées dans d’autres cultures céréalières telles que l’avoine et le riz.

Pour découvrir quels produits chimiques sont produits par ces grappes, les chercheurs ont isolé des gènes d’intérêt et les ont introduits dans la plante Nicotiana benthamiana, une proche parente du tabac. Cette technique d’expression transitoire a permis une analyse rapide des voies biochimiques codées par les clusters.

Les chercheurs ont découvert que les grappes encodaient un ensemble polyvalent de molécules, notamment des triterpènes, des diterpènes et des flavonoïdes, y compris une molécule jusque-là inconnue appelée ellarinacine.

Le groupe poursuit ses travaux pour déchiffrer d’autres molécules produites par les grappes de gènes et comprendre comment elles contribuent à la protection du blé contre les ravageurs et les maladies.

Le blé est l’une des cultures céréalières les plus importantes et fournit un cinquième des calories consommées par l’homme dans le monde. Malgré son importance agricole, on sait peu de choses sur les produits chimiques que le blé produit en réponse aux attaques de ravageurs et d’agents pathogènes.

Le fait de savoir que les voies génétiques produisent certains produits chimiques utiles signifie que ces combinaisons de gènes pourraient être introduites dans des variétés de blé pour les rendre plus résistantes aux maladies à un moment où le changement climatique rend cela plus problématique.

L’étude, publiée dans la revue PNASont également découvert que Brachypodium distachyon, une graminée sauvage apparentée au blé, contenait une variation induite par un agent pathogène du groupe Ellarinacin, qui produit un composé structurellement similaire, la brachynacine.

Le document souligne le début d’une nouvelle direction importante pour la recherche sur le blé.

« Notre approche axée sur la génomique nous a permis d’identifier des composés qui ne sont produits dans le blé que sous certaines conditions — dans ce cas, une attaque pathogène. Trouver ces molécules par l’approche “classique” de l’analyse chimique des extraits de blé serait difficile “, a-t-il déclaré. Poltourak.

“En sachant peu de choses sur les composés de défense du blé, nous avons maintenant découvert six voies jusque-là inconnues pour la biosynthèse des composés de défense dans le blé, y compris des produits chimiques entièrement nouveaux qui n’ont pas été signalés auparavant. “Notre travail se poursuit, pour étudier ce que ces molécules font dans le blé, comment elles contribuent à la défense contre les agents pathogènes et comment l’ensemble du réseau de grappes de gènes induites par des agents pathogènes est régulé”, a déclaré Anne Osbourn, chef de groupe au John Innes Centre et auteur de l’article.

Republié avec l’aimable autorisation du John Innes Center.

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