Dans une étude publiée dans Cell Le 22 mai, des chercheurs dirigés par le professeur Li Chuanyou de l'Institut de génétique et de biologie du développement (IGDB) de l'Académie chinoise des sciences rapportent leur découverte selon laquelle le FACTEUR DE RÉGÉNÉRATION 1 (REF1) est le principal signal local de la plaie qui déclenche les réponses régénératives des plantes. Cette découverte suggère une méthode pratique pour améliorer l'efficacité de transformation des cultures difficiles à transformer en augmentant leur capacité de régénération.

Par rapport à leurs homologues animaux, les plantes subissent des blessures plus fréquemment et ont développé une capacité extraordinaire à y faire face. En cas de blessure, les plantes activent immédiatement des réponses de défense pour prévenir l’infection par des agents pathogènes et/ou les attaques d’insectes. En parallèle, les plantes activent la reprogrammation cellulaire pour réparer les tissus endommagés et régénérer les parties du corps perdues.

Bien que les signaux des blessures et les cascades de signalisation utilisées par les plantes pour activer les réponses de défense induites par les blessures soient bien compris, les mécanismes moléculaires qui sous-tendent les réponses régénératives induites par les blessures restent obscurs.

Bien que la blessure soit essentielle pour initier divers types de régénération d'organes, la nature biochimique des signaux locaux putatifs de la blessure régissant ce processus est restée un mystère pendant des siècles.

En outre, la capacité de régénération des plantes dans la nature varie considérablement selon les espèces et les génotypes, ce qui constitue l’un des principaux obstacles à la pleine réalisation du potentiel des technologies de transformation génétique et d’édition du génome pour la sélection végétale. Ainsi, parmi les 125 questions importantes sans réponse répertoriées par la revue Science , "Qu'est-ce qui contrôle la régénération des organes?" a été sélectionnée parmi les 25 principales questions.

Considérant que la régénération et la défense sont des facettes interconnectées des réponses des plantes aux blessures, il est raisonnable de supposer que les mutants de tomate défectueux dans le signal putatif de régénération présenteraient à la fois une capacité de régénération compromise et des réponses de défense altérées.

Sur la base de ce principe, les chercheurs ont identifié un mutant spr9 défectueux à la fois dans les réponses de défense induites par les blessures et dans les réponses régénératives. spr9 affecte principalement les réponses de défense locales et abolit la capacité de formation de cals et de régénération des pousses induite par la blessure, ce qui suggère que le gène SPR9 joue un double rôle dans la régulation de la défense locale induite par la blessure et la régénération des organes.

Des études de clonage de gènes ont révélé que le gène SPR9 code pour un précurseur d'un peptide. L'épuisement de SPR9 a aboli la capacité de régénération des tomates, et la surexpression de SPR9 a entraîné une augmentation de la capacité de régénération.

De plus, l’application de son produit peptidique a considérablement augmenté la capacité de régénération. Par conséquent, ce peptide a été désigné comme REGENERATION FACTOR1, ou REF1.

D'autres études ont montré que REF1 est perçu par le récepteur PORK1. Lorsque les cellules végétales sont blessées, REF1 se lie à son récepteur PORK1 pour activer WIND1, un régulateur principal de la reprogrammation cellulaire induite par la blessure, initiant ainsi des réponses régénératives.

Pendant ce temps, WIND1 activé se lie au promoteur du gène précurseur REF1 pour activer son expression, amplifiant ainsi la signalisation REF1 pour la réparation des tissus et la régénération des organes. Ainsi, REF1 agit comme une phytocytokine pour orchestrer la régénération des organes induite par la plaie.

Étant donné que REF1 et son récepteur sont hautement conservés dans les plantes dicotylédones et monocotylédones, l'amélioration de la capacité de régénération induite par REF1 est un mécanisme répandu. L'application de REF1 a considérablement amélioré l'efficacité de la transformation de plusieurs cultures difficiles à transformer, notamment le soja, le blé et le maïs.

La découverte de REF1 répond non seulement à la question de longue date de savoir comment les plantes déclenchent la régénération des organes, mais fournit également une méthode pratique et universelle pour augmenter l'efficacité de transformation des cultures d'une manière indépendante de l'espèce et/ou du génotype.

Plus d'informations : Wentao Yang et al, Peptide REF1 est un signal local de plaie favorisant la régénération des plantes, Cellulaire (2024). DOI :10.1016/j.cell.2024.04.040

Informations sur le journal : Sciences , Cellule

Fourni par l'Académie chinoise des sciences