Selon un article publié dans la revue Current Biology, des biologistes espagnols ont découvert une chaîne de gènes reliant les gènes de croissance des plantes et le "bioclock", et ont changé son travail dans l'ADN du parent du chou pour qu'il commence à se développer tout au long de la journée et de la nuit.
«Nous avons découvert que les protéines PRR sont responsables non seulement de l'horloge interne des plantes, mais aussi de la suppression des gènes associés à leur croissance. Nous savons maintenant comment les biorythmes affectent la croissance des plantes, ce qui est extrêmement important d'un point de vue agronomique », explique Guiomar Martín du Centre de génomique agricole de Barcelone, en Espagne.
Les gènes qui déterminent les rythmes circadiens du corps humain ont été identifiés dans les années 90 du siècle dernier. Des gènes similaires se trouvent dans les génomes de toutes les plantes et animaux. Ces sections d'ADN contrôlent de nombreux processus - le temps de sommeil et de veille, l'ouverture des fleurs, la recherche de nourriture et d'autres phénomènes périodiques dans la vie des êtres vivants.
Les scientifiques tentent depuis longtemps de trouver des régions d'ADN qui relient les biorythmes et les gènes de croissance dans les génomes des représentants de la flore, car leur découverte créera des variétés «toujours plus nombreuses» de cultures agricoles et résoudra le problème de la faim. Martin et ses collègues ont fait le premier pas vers la résolution de ce problème en créant la première «variété» d'Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), un parent sauvage du chou, avec des modifications d'ADN similaires.
Arabidopsis, comme beaucoup d'autres plantes, pousse en longueur principalement dans les heures précédant l'aube, lorsque le niveau d'humidité dans le sol et dans l'air est optimal pour la croissance, et ne change presque pas pendant la journée et dans la première moitié de la nuit. Sa croissance est "orchestrée" par le gène et la protéine PIF, dont les molécules se désintègrent sous l'influence de la lumière et s'accumulent dans les cellules végétales pendant la nuit. Les scientifiques se demandent depuis plusieurs années pourquoi le PIF fait pousser la tige d'Arabidopsis uniquement dans les heures précédant l'aube, malgré le fait que sa concentration devient élevée immédiatement après le coucher du soleil.
Il y a deux ans, note Martin, ses collègues du centre ont découvert un lien inhabituel entre la concentration de PIF et une autre protéine, la molécule PRR1, l'un des nombreux composants du bioclock de la plante. Lorsque la proportion de PRR1 dans les cellules végétales était au maximum élevée, le "signal de croissance" y était presque complètement absent, et vice versa - lorsque les molécules PIF étaient présentes dans les cellules, l'activité du "bioclock" était réduite au maximum.
En utilisant les résultats de ses collègues, Martin et son équipe ont essayé de déterminer quelles chaînes de gènes sont contrôlées à la fois par PIF et PRR1, et ont essayé de les trouver en observant les changements dans le niveau d'activité de différents gènes à différents moments de la journée.
Il s'est avéré qu'un seul gène, CDF5, est responsable de la croissance de la tige d'Arabidopsis, dont le travail stimule le PIF et supprime PRR1 et un certain nombre d'autres protéines et gènes associés au fonctionnement des biorythmes végétaux. Lorsque les scientifiques ont modifié la structure du CDF5, Arabidopsis a commencé à se développer tout au long de la journée, ce qui a fait que la longueur de la tige d'une telle plante OGM était environ 1,5 à 2 fois plus longue que celle de ses parents sauvages.
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Les généticiens suggèrent que le bioclock contrôle le travail d'autres gènes de la même manière, qui sont responsables de la croissance des tiges, des racines, des fruits et des fleurs. Les modifier augmentera les rendements des cultures et fera de la flore une source de biomasse plus attractive pour la production de carburant et de produits chimiques.
