Une étude menée à l'Université d'État de Campinas (UNICAMP) au Brésil a identifié des gènes orphelins dans la canne à sucre sauvage (Saccharum spontaneum), une espèce présentant une résistance exceptionnelle aux stress biotiques tels que les nématodes, les champignons, les bactéries et autres ravageurs et maladies, ainsi qu'aux stress abiotiques. tels que le froid, la sécheresse, la salinité et les sols déficients sur le plan nutritionnel.

Selon un article sur l'étude publié dans la revue Frontiers in Plant Science , les scientifiques responsables avaient entrepris de voir si les gènes orphelins de S. spontaneum jouaient un rôle significatif dans ses propriétés de résistance au stress.

Tous les êtres vivants ont des gènes qui ressemblent étroitement à ceux des génomes d'autres organismes. Les plantes, par exemple, partagent les gènes impliqués dans la photosynthèse. D'autre part, la plupart des organismes ont également des gènes orphelins ou spécifiques à la lignée.

Les gènes orphelins se trouvent dans un groupe taxonomique particulier sans similitude de séquence significative avec les gènes d'autres lignées. Ils sont parfois appelés gènes taxonomiquement restreints pour cette raison.

Les oiseaux, par exemple, ont des gènes très différents de ceux des mammifères. Des recherches récentes ont montré que même les organismes d'espèces étroitement apparentées appartenant au même genre peuvent avoir des gènes non partagés par d'autres espèces.

Les chercheurs se sont intéressés à S. spontaneum en raison de caractéristiques telles que des événements passés de duplication du génome entier qui ont abouti à plusieurs copies du même gène. Des preuves scientifiques suggèrent que les gènes orphelins peuvent provenir de copies de gènes préexistants dont les séquences changent avec le temps en raison de mutations et finissent par différer entièrement des séquences d'origine.

Une autre explication possible de l'origine des gènes orphelins pourrait être la réorganisation des régions génomiques qui ne codent pas les gènes, fréquemment observée dans les organismes aux génomes complexes, comme la canne à sucre.

"Dans l'étude, nous avons identifié des parties du génome de S. spontaneum qui n'ont aucune similitude avec les gènes d'un autre organisme. Nous pensons qu'elles peuvent être responsables de traits physiologiques ou de propriétés propres à l'espèce", a déclaré Cláudio Benício Cardoso-Silva, premier auteur de l'article. Il a mené le projet dans le cadre d'une recherche postdoctorale au Centre de biologie moléculaire et de génie génétique (CBMEG) de l'UNICAMP.

"Au fur et à mesure de l'évolution de ces plantes, certains gènes se sont exprimés plus ou moins en réponse à divers types de stress abiotiques, en particulier le froid. Cela peut signifier qu'ils sont régulés en raison de ces stress", a déclaré Cardoso-Silva, dont le postdoctorat la recherche a été supervisée par Anete Pereira de Souza, professeur de génétique végétale à l'Institut de biologie de l'UNICAMP et dernier auteur de l'article.

Les chercheurs ne pensent pas pouvoir conclure catégoriquement que les gènes orphelins qu'ils ont identifiés rendent la plante plus tolérante au stress sur la base des résultats de l'étude. "Mais le fait qu'ils soient régulés dans des conditions de stress sert d'alerte sur la possibilité qu'ils puissent jouer un rôle important dans ces processus", a-t-il déclaré.

La prochaine étape consistera à expérimenter sur des plantes soumises à différents types de stress afin d'étudier le comportement des gènes orphelins en termes d'expression, par rapport aux plantes non stressées. Une fois les meilleurs gènes candidats confirmés, des applications biotechnologiques impliquant leur insertion dans des plantes à valeur commerciale peuvent être étudiées, menant à l'avenir à la possibilité de développer des variétés de canne à sucre plus résistantes aux pressions environnementales.

"Nous avons mis en lumière cette possibilité pour quiconque souhaite utiliser les données de l'article pour poursuivre la recherche, ou pour les scientifiques qui travaillent sur la transformation et l'édition de gènes, qui est un domaine de recherche différent, de choisir un ou deux gènes comme candidats. et faire la validation », a déclaré Cardoso-Silva, qui continue de travailler avec la génomique à l'Université d'État du nord de Rio de Janeiro (UENF). "Mes recherches actuelles portent sur l'aspect évolutif de l'expansion des familles de gènes", a-t-il expliqué.

"Aujourd'hui, nous avons CRISPR [la technique d'édition de gènes], qui offre aux professionnels de la biotechnologie une chance de sélectionner des gènes pour la tolérance à la sécheresse, à la salinité, au froid ou à la chaleur à un moment où la résilience des cultures avec moins d'intrants est primordiale", a déclaré Souza. + Explorer plus loin

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