Résoudre la nourriture du monde, Les défis de l'alimentation animale et de la bioénergie nécessitent l'intégration d'approches multiples et de compétences diverses. Andrea Eveland, Doctorat., membre adjoint au Donald Danforth Plant Science Center, et son équipe ont identifié un mécanisme génétique qui contrôle les traits de développement liés à la production de céréales dans les céréales. Le travail a été effectué à Setaria viridis, un système modèle émergent pour les graminées qui est étroitement lié aux cultures céréalières économiquement importantes et aux matières premières bioénergétiques telles que le maïs, sorgho, le panic raide et la canne à sucre.

Les résultats des recherches du laboratoire Eveland, "Les brassinostéroïdes modulent le destin des méristèmes et la différenciation de la morphologie unique de l'inflorescence chez Setaria viridis", ont été récemment publiés dans la revue La cellule végétale . Dans leur étude, Yang et al. cartographié un locus génétique dans le génome de S. viridis qui contrôle la croissance de branches stériles appelées soies, qui sont produites sur les inflorescences céréalières de certaines espèces de graminées. Leurs recherches ont révélé que ces poils stériles sont initialement programmés pour être des épillets; structures spécifiques à l'herbe qui produisent des fleurs et du grain. Les travaux d'Eveland ont montré que la conversion d'un épillet en soie est déterminée tôt dans le développement de l'inflorescence et régulée par une classe d'hormones végétales appelées brassinostéroïdes (BR), qui modulent une gamme de processus physiologiques dans la croissance des plantes, développement et immunité. En plus de convertir une structure stérile en une structure porteuse de graines, la recherche a également montré qu'une perturbation localisée de la synthèse de BR peut conduire à la production de deux fleurs par épillet plutôt que d'une seule qui se forme généralement. Ces phénotypes BR-dépendants représentent donc deux pistes potentielles pour améliorer la production céréalière des mils, y compris les cultures de subsistance dans de nombreux pays en développement qui restent largement inexploitées pour l'amélioration génétique.

« Ce travail est une excellente démonstration de la façon dont Setaria viridis peut être exploité pour obtenir des informations fondamentales sur les mécanismes qui régissent la production de semences dans les graminées - notre groupe de plantes le plus important qui comprend le maïs, sorgho, riz, le blé et l'orge, " a déclaré Thomas Brutnell, Doctorat., Directeur de l'Institut d'Entreprise pour les Carburants Renouvelables, Centre de Danforth. « Il convient également de noter que ce projet a été conçu et que les travaux ont été lancés après que le Dr Eveland a rejoint le Centre Danforth - un exploit impressionnant pour un membre junior du corps professoral qui parle à la fois des avantages de travailler sur un système modèle et de la grande équipe qu'elle a réunie. au centre de Danforth."

Au Centre Danforth, Les recherches d'Eveland se concentrent sur les mécanismes de développement qui contrôlent les traits de l'architecture des plantes dans les cultures céréalières. Spécifiquement, elle étudie comment les organes végétaux sont formés à partir de cellules souches, et comment la variation des réseaux de régulation des gènes sous-jacents peut moduler avec précision la forme de la plante. Son équipe intègre à la fois des approches informatiques et expérimentales pour explorer comment les perturbations de ces réseaux de gènes peuvent altérer la morphologie, à la fois au sein d'une espèce et à travers les graminées, dans le but ultime de définir des objectifs d'amélioration du rendement en grains des céréales.

« Les outils génétiques et génomiques qui émergent pour Setaria permettent une dissection plus rapide de voies moléculaires comme celle-ci, et nous permettre de les manipuler directement dans un système étroitement lié aux cultures vivrières que nous visons à améliorer, " a déclaré Eveland. " Cela signifie que nous sommes juste beaucoup plus près de la conception et du déploiement d'architectures optimales pour les cultures céréalières. La perspective de tirer parti de ces résultats pour l'amélioration des graminées apparentées qui sont également des espèces cultivées orphelines, tels que les millets perlé et sétaire, est particulièrement excitant."