Il a été constaté que la manipulation de la teneur en caroténoïdes, tels que le ß-carotène, améliore la croissance des plantes et augmente le rendement et la tolérance aux stress abiotiques tels que la sécheresse et la salinité.
Au sein des chloroplastes, les caroténoïdes tels que le ß-carotène et les xanthophylles sont des composants clés de l’appareil photosynthétique. Aujourd’hui, une équipe internationale dirigée par des chercheurs du groupe de Salim Al-Babili a montré que les altérations du métabolisme des caroténoïdes influencent le contenu hormonal et, par conséquent, le développement et la physiologie des plantes.
De plus, les changements métaboliques et hormonaux ont conduit à l’accumulation de métabolites primaires clés, améliorant la tolérance au stress abiotique et la durée de conservation des fruits. »
Juan C Moreno, chercheur principal
Le ß-carotène est produit par l’action d’un gène connu sous le nom de lycopène ß-cyclase (LCYB). Ayant montré précédemment que l’expression de la carotte DcLCYB1 Le gène du tabac augmentait la photosynthèse, la tolérance au stress, la biomasse et le rendement des plantes, Moreno voulait voir si la manipulation de l’activité LCYB pouvait conférer des avantages de croissance similaires à une culture vivrière économiquement importante.
En utilisant trois sources de semences différentes, exprimant toutes des gènes LCYB différents de la tomate, de la jonquille et des bactéries, les chercheurs ont cultivé des plantes dans des conditions contrôlées et à l’extérieur dans des polytunnels.
Les résultats ont confirmé l’hypothèse de Moreno selon laquelle la surexpression du gène caroténoïde dans la tomate donnerait des résultats similaires à son expérience sur le tabac.
« En regardant les plantes dans la serre au fil des semaines et des mois, les lignées transgéniques étaient clairement différentes du type sauvage », dit-il.
Le rendement en fruits a également augmenté jusqu’à 77 pour cent et le contenu nutritionnel a été amélioré, les fruits des plantes transgéniques contenant 20 fois plus de ß-carotène que les types sauvages.
« L’utilisation de techniques de chromatographie et de spectrométrie de masse de pointe nous a permis de fournir une image complète des changements au niveau du métabolome, ce qui explique les phénotypes observés » ajoute Jianing Mi, qui a réalisé la partie analytique de cette étude.
Les plantes modifiées ont également montré une tolérance accrue aux fortes intensités lumineuses, au stress salin et à la sécheresse.
En collaboration avec Al-Babili, les chercheurs tentent maintenant d’appliquer cette technologie aux cultures céréalières.
« Cette étude démontre l’importance de comprendre les processus métaboliques qui sous-tendent la croissance des plantes et la réponse aux changements environnementaux, et montre le grand potentiel du génie métabolique et génétique des plantes pour lutter contre les carences en micronutriments », déclare Al-Babili.
Les résultats ouvrent la voie au développement d’une nouvelle génération de cultures qui combinent une productivité élevée et une valeur nutritionnelle accrue avec la capacité de faire face aux défis liés au changement climatique.
L’introduction d’un seul gène de la voie de biosynthèse des caroténoïdes dans différents cultivars de tomates a entraîné des changements significatifs dans les voies métaboliques, une forte augmentation du rendement en fruits et une teneur accrue en provitamine A.
