1. Construction de vecteurs de ciblage des gènes 2. Transformation des plantes 3. Sélection des plantes de première génération 4. Évaluation de l'efficacité de la perturbation des gènes 5. Début des événements d'édition du génome 6. Sélection des plantes qui ont perdu les outils de perturbation des gènes (prévention de l'édition imprévisible/extra génomique) 7. Sélection de plantes contenant une mutation du gène cible 8. Établir une lignée mutante/publier une collection. Crédit :Professeur adjoint Takashi Ishida
Les hormones peptidiques sont des régulateurs de croissance importants qui jouent divers rôles dans de nombreux organismes. Bien que l'importance des gènes qui codent pour les hormones peptidiques soit largement reconnue, la plupart des peptides n'ont pas encore été caractérisés fonctionnellement. En utilisant la technologie d'édition du génome, chercheurs de l'Université de Kumamoto, Le Japon a généré une nouvelle, collection complète de ressources génétiques de plantes avec des gènes codant pour les peptides CLE désactivés. Les peptides CLE sont un groupe d'hormones peptidiques spécifiques aux plantes qui jouent un rôle dans la signalisation cellulaire et sont régulées par les gènes CLE. Cette collection ouverte devrait contribuer à de futures études sur le fonctionnement des hormones peptidiques dans les plantes.
Édition du génome, une technologie qui nous permet de désactiver ou de modifier des gènes spécifiques, a été à l'honneur récemment. La méthode "CRISPR/Cas9" a été établie en 2013 avec des cas réussis d'édition du génome rapportés chez les animaux, levures, les plantes, et bien d'autres organismes. Avant CRISPR/Cas9, l'édition du génome nécessitait des procédures compliquées et n'était donc pas populaire dans les recherches ciblant plusieurs gènes. La mise en place du CRISPR/Cas9, d'autre part, a apporté de grandes avancées à l'édition du génome en raison de sa grande efficacité, spécificité de cible élevée, et simplicité. En raison de ces avantages, les chercheurs ont trouvé un moyen d'étudier la fonction des gènes, telles que l'analyse de l'impact de l'inactivation de gènes spécifiques sur le comportement des organismes et/ou des cellules.
Les progrès récents de la phytologie ont permis de découvrir divers domaines dans lesquels les hormones peptidiques fournissent des informations précieuses sur les cycles de vie des plantes, par exemple déterminer le nombre de cellules et la taille des tissus, contrôler la pollinisation, et répondre au changement climatique ou aux maladies. De nombreux scientifiques font actuellement des recherches sur la génétique des plantes parce que les gènes de nombreuses hormones peptidiques non caractérisées n'ont pas encore été découverts. Même si les gènes codant pour les hormones peptidiques sont difficiles à étudier, ils peuvent générer une richesse de ressources génétiques pour de futures recherches.
Arabidops les mutants dépourvus du peptide CLV3 ont une quantité accrue de tissu de fruit. Crédit :Professeur adjoint Takashi Ishida
En utilisant CRISPR/Cas9, l'équipe de recherche de l'Université de Kumamoto a tenté d'accélérer la recherche sur les hormones peptidiques végétales. Ils ont sélectionné Arabidopsis thaliana, une plante modèle avec 32 gènes codant pour le peptide CLE, et généré une collection d'outils de knock-out de gènes qui correspondaient à chacun des 32 gènes. En établissant ces mutants Arabidopsis lignes végétales, ils ont permis d'étudier plus facilement la fonction de chaque gène.
Pour évaluer l'efficacité du knock-out du gène, l'équipe de recherche s'est penchée sur CLV3, le peptide CLE le plus étudié. Il est connu pour avoir un rôle dans la suppression des divisions cellulaires aux points de croissance des tiges. Comme prévu, le mutant CLV3 des plantes d'Arabidopsis a produit des fruits de forme irrégulière en raison d'un nombre accru de cellules.
Par ailleurs, les chercheurs ont pu utiliser les plantes mutantes pour faire ce que l'on pense être le premier rapport sur la pertinence biologique du gène CLE44. Bien que l'on s'attende à ce que CLE44 régule le nombre de cellules dans le faisceau vasculaire, la recherche sur cette hypothèse n'avait pas été effectuée en raison de l'insuffisance des bioressources. Avec l'aide de leurs nouvelles lignées de plantes mutantes, les chercheurs de l'Université de Kumamoto ont observé une diminution du nombre de cellules de faisceaux vasculaires dans les plantes mutantes CLE44, confirmant ainsi son rôle dans le développement vasculaire.
Les cellules procambiales régulées par CLE44 sont représentées en bleu clair. Dans le mutant du peptide CLE44, le nombre de cellules est diminué. Crédit :Professeur adjoint Takashi Ishida
"Notre collection de ressources génétiques a le potentiel d'aider à étudier des hormones peptidiques inconnues comme CLE44, ", a déclaré le professeur assistant Takashi Ishida de l'Université de Kumamoto. "Nous espérons que cette approche deviendra un modèle pour des recherches similaires à l'avenir."
Cette recherche a été mise en ligne dans Physiologie Végétale et Cellulaire le 25 septembre 2017, et sera présenté comme un « point culminant de la recherche » dans un prochain volume de la revue.
