L'édition CRISPR pourrait être la première étape vers l'apparition des cerises de terre dans les supermarchés américains. Source de l'image/Getty Images Si vous êtes un habitué des marchés fermiers, vous connaissez peut-être le cerisier de terre, une petite baie décortiquée qui ressemble à une minuscule tomatille jaune, mais a le goût d'un mélange fruité d'ananas, tomate cerise et vanille. Il y a de fortes chances que si vous avez goûté des cerises de terre - également appelées « cerises en coque, " "tomates fraises" et "tomatilles à l'ananas" - le fermier n'avait qu'une petite quantité sous la main. C'est parce que les plantes, originaire d'Amérique centrale et du Sud, sont notoirement hostiles aux producteurs.
Les cerises de terre ont gagné leur nom parce que leur tentaculaire, les vignes ressemblant à des tomates poussent près du sol dans des buissons enchevêtrés et les fruits décortiqués tombent au sol à maturité maximale. La récolte doit se faire à la main et les fruits laissés au sol sous la pluie pourrissent rapidement. Une cerise de terre parfaitement mûre est un délice savoureux, mais le travail et les pertes en font une récolte peu rentable pour les agriculteurs.
Les cerises de terre sont l'une des centaines de "cultures orphelines" - fruits, légumes et céréales cultivés à petite échelle, souvent des fermes de subsistance à travers le monde, mais ont été largement ignorés par les producteurs commerciaux en raison de leurs faibles rendements et de leur faible résistance aux ravageurs et aux intempéries. Mais cela pourrait changer.
Les phytologues ont fait la une des journaux en utilisant l'outil d'édition de gènes CRISPR pour modifier certains des traits indésirables du cerisier de terre. En séquençant le génome de la plante et en le comparant à des génomes bien étudiés comme la tomate, des chercheurs du Howard Hughes Medical Institute et du Boyce Thompson Institute ont pu identifier des gènes dans le cerisier de terre qui contrôlaient la forme de la plante et la taille des fruits. En utilisant CRISPR, ils ont modifié l'expression de ces gènes pour produire des plants de cerisier de terre plus compacts et touffus avec 25 pour cent de fruits plus lourds. (Leurs découvertes ont été publiées dans la revue Nature Plants le 1er octobre. 2018.)
Des chercheurs du Howard Hughes Medical Institute et du Boyce Thompson Institute ont pu utiliser les techniques CRISPR pour faire pousser des plants de cerisier de terre plus touffus avec plus de fruits. Institut médical Howard Hughes Maintenant, s'ils peuvent trouver comment empêcher les fruits mûrs de tomber de la vigne, la pauvre cerise de terre orpheline pourrait être "adoptée" par des producteurs commerciaux à grande échelle et apparaître dans votre épicerie locale.
"C'est une période vraiment excitante d'être dans la sélection végétale en ce moment, " dit Allen Van Deynze, un phytogénéticien et chercheur à l'Université de Californie, Davis. "La sélection végétale a toujours été définie comme une science et un art, et cela devient beaucoup plus scientifique. C'est à cause des outils que nous mettons à disposition."
L'intérêt de Van Deynze pour la technologie de sélection végétale va bien au-delà du sauvetage d'un favori du marché des agriculteurs. Il est responsable technique du Consortium Africain des Cultures Orphelines, un effort pour séquencer les génomes de 101 cultures orphelines en Afrique comme les ignames, Millet du doigt, plante-araignée et jujube. Même si des millions d'Africains dépendent de ces cultures, les variétés les plus courantes sont souvent pauvres en vitamines et minéraux essentiels. Par conséquent, Van Deynze dit que 37 pour cent des enfants africains souffrent des effets permanents de la malnutrition.
L'un des objectifs du groupe de Van Deynze est de former des centaines de sélectionneurs africains aux technologies génomiques utilisées par l'agriculture commerciale occidentale pour améliorer les cultures de base comme le blé, maïs et soja. Non seulement le Consortium séquence un génome complet pour chaque culture orpheline, mais il fournit également des informations génétiques sur 100 variétés supplémentaires de chaque plante. Dans un premier temps, les phytogénéticiens africains sélectionneront les traits bénéfiques de plusieurs variétés et les croiseront en utilisant des techniques de sélection traditionnelles.
Mais Van Deynze dit qu'il y aura aussi des cas dans lesquels la diversité génétique naturelle d'une plante ne sera pas suffisante pour rendre la culture suffisamment résistante à la sécheresse ou nutritive.
« C'est à ce moment-là que vous commencez à regarder le reste des outils de la boîte à outils du sélectionneur, " dit Van Deynze. " Existe-t-il une méthode d'édition de gènes que je peux utiliser et qui fonctionne sur d'autres espèces ? "
L'utilisation de CRISPR pour éditer des gènes spécifiques dans une plante n'est pas la même que les techniques utilisées dans les cultures OGM (organismes génétiquement modifiés), Van Deynze explique.
"Avec la technologie OGM actuelle, vous insérez un gène qui n'est pas déjà là et ce gène va au hasard dans le génome, " dit Van Deynze. " Avec CRISPR, nous modifions un gène qui est déjà là. Conceptuellement, c'est une chose très différente et aussi beaucoup plus efficace. C'est pourquoi CRISPR est très excitant, nous espérons qu'il sera accepté dans le monde entier."
La Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis ne réglemente ni n'interdit actuellement la modification génétique des cultures vivrières à l'aide de CRISPR ou de technologies similaires, et Van Deynze pense que ces outils de sélection de nouvelle génération sont intrinsèquement sûrs, principalement parce qu'ils n'existent pas dans le vide. Les nouvelles variétés végétales conçues avec CRISPR devront toujours être rigoureusement testées et évaluées sur le terrain avant d'être mises sur le marché.
Van Deynze note que des outils comme CRISPR peuvent aider les phytogénéticiens à faire face aux effets imprévisibles du changement climatique. "Nous vivons dans un monde d'extrêmes et nous les voyons plus souvent, " dit-il. " Nous avons besoin de variétés de cultures plus robustes qui peuvent résister à des conditions comme la sécheresse, chaleur extrême et froid inhabituel."
Le plus grand avantage de la sélection assistée par CRISPR est la vitesse. Le nouveau, variété de cerise de terre plus buissonnante n'a pris que deux ans pour se développer à l'aide de CRISPR, par rapport à cinq ans ou plus avec les méthodes conventionnelles de sélection végétale. Mais ne pensez pas que les scientifiques sont capables de programmer les caractéristiques exactes d'une variété végétale entièrement nouvelle et de lui donner vie.
"Nous ne sommes pas 'Jurassic Park' à ce stade et nous en sommes loin, " dit Van Deynze.
Maintenant c'est coolLe quinoa est un exemple de culture orpheline qui est devenue un nom familier aux États-Unis et en Europe. Sensibiliser aux qualités nutritionnelles du grain, et des initiatives telles que l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture qui a désigné 2013 comme l'Année internationale du quinoa ont contribué à rehausser sa visibilité.
