Les ciseaux moléculaires CRISPR / Cas fonctionnent comme un instrument chirurgical fin et peuvent être utilisés pour modifier les informations génétiques des plantes. Les équipes de recherche du professeur Holger Puchta de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) et du professeur Andreas Houben de l'Institut de génétique végétale et de recherche sur les plantes cultivées (IPK) de Leibniz à Gatersleben ont été les premières à non seulement échanger des gènes uniques, mais à se recombiner. chromosomes entiers avec la technologie CRISPR / Cas. De cette façon, les propriétés souhaitées peuvent être combinées dans les cultures. Leur travail en utilisant le thale cress l'usine modèle est signalée dans Plantes de la nature. (DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-020-0663-x)
Pendant des milliers d'années, l'homme a profité du fait que le matériel génétique des organismes change par évolution. Ils cultivent des cultures qui produisent des rendements élevés, sont aromatiques ou résistants aux maladies, aux ravageurs et aux conditions climatiques extrêmes. Pour cela, ils choisissent des plantes aux propriétés favorables diverses et les croisent. Cette approche, cependant, prend beaucoup de temps. De plus, il est impossible d'empêcher les caractères défavorables de pénétrer dans les plantes.
Le professeur Holger Puchta, biologiste moléculaire, étudie comment les plantes peuvent être cultivées plus rapidement et plus précisément. Pour son CRISBREED projet, il a reçu une subvention avancée du Conseil européen de la recherche (CER) d'un montant de 2,5 millions d'euros. Holger Puchta est considéré comme un pionnier de l'édition du génome. Il utilise des ciseaux moléculaires pour modifier spécifiquement l'ADN (acide désoxyribonucléique) qui transporte l'information génétique dans les cultures. Grâce à cette technologie CRISPR / Cas, les gènes peuvent être retirés, insérés ou échangés facilement. CRISPR / Cas représente une certaine section sur l'ADN (CRISPR – Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) et une enzyme (Cas) qui reconnaît cette section et coupe l'ADN précisément à ce stade. Les cultures produites par l'édition du génome ne contiennent pas d'ADN, c'est pourquoi elles ne doivent pas être assimilées à des organismes génétiquement modifiés classiques.
Premier échange d'armes entre chromosomes
Au sein de CRISBREED, les chercheurs de la chaire de biologie moléculaire et de biochimie de l'Institut botanique du KIT dirigé par le professeur Holger Puchta, en coopération avec le professeur Andreas Houben de l'IPK de Gatersleben, ont maintenant réalisé les premiers progrès décisifs dans l'utilisation des ciseaux moléculaires CRISPR / Cas: première fois, ils ont échangé des armes entre les chromosomes de la plante modèle thale cress (Arabidopsis thaliana) à l'aide de la protéine Cas9 provenant de la Staphylococcus aureus bactérie. « Le génome se compose d'un certain nombre de chromosomes, sur lesquels les gènes individuels sont disposés dans un ordre fixe », explique Puchta. « Jusqu'à présent, CRISPR / Cas a permis des modifications de gènes uniques uniquement. Maintenant, nous pouvons modifier et recombiner des chromosomes entiers. » Ces nouveaux chromosomes sont alors héréditaires.
Les résultats présentés dans Plantes nature promettent de générer des avantages majeurs pour la culture: il est généralement difficile de combiner les propriétés positives et d'éliminer les propriétés négatives en même temps, car les gènes décisifs sont souvent disposés à très grande proximité sur le même chromosome et transmis ensemble. Par l'échange d'armes entre les chromosomes, ces propriétés peuvent désormais être séparées.
Nous avons maintenant la possibilité de contrôler spécifiquement la modification des chromosomes et de renforcer ou desserrer les liens entre les propriétés. Cette restructuration contrôlée du génome révolutionnera les futures cultures. «
Professeur Holger Puchta, Institut botanique du KIT
La source:
Institut de technologie de Karlsruhe (KIT)
