Comme le savent les jardiniers chevronnés, les têtes de brocoli ne se développent pas correctement et peuvent ressembler à du chou-fleur lorsqu’elles sont cultivées à des températures furthermore élevées.
Une nouvelle étude identifie les fondements génétiques de la raison pour laquelle les têtes de brocoli deviennent anormales lorsqu’il fait chaud, fournissant un aperçu des effets du réchauffement induit par le climat pour toutes les cultures et ouvrant la voie à la sélection de nouvelles variétés résistantes à la chaleur.
Le brocoli pousse mieux lorsqu’il est planté au début du printemps frais ou à la fin de l’été, jusqu’à l’automne. Les chercheurs ont découvert que même si le brocoli pousse normalement à des températures moyennes de 61 degrés Fahrenheit, ses couronnes commencent à se déformer à 72 degrés F et il forme des têtes denses en forme de chou-fleur (appelées caillés) à 82 degrés F.
Les chercheurs ont ensuite appliqué la 5-azacytidine, un produit chimique connu pour inhiber un processus appelé méthylation de l’ADN, où un groupe méthyle – une petite molécule – est ajouté à l’ADN. La méthylation est un mécanisme d’activation et de désactivation des gènes dans ce cas, il supprime un groupe de gènes nécessaires à la output normale de têtes de brocoli. Lorsque la 5-azacytidine a été administrée, des têtes de brocoli normales ont poussé même à 82 degrés F, ce qui suggère que la méthylation était à l’origine de la croissance anormale en présence de chaleur.
“Une fois que nous aurons mieux compris le mécanisme, nous devrions être en mesure de concevoir des moyens de développer une nouvelle biotechnologie, une approche de génétique moléculaire pour supprimer la méthylation de l’ADN, afin de cultiver des cultures à des températures beaucoup additionally chaudes et dans des régions additionally larges”, a déclaré Susheng Gan. professeur à l’Université Cornell au Collège d’agriculture et des sciences de la vie, et co-auteur correspondant de l’article publié le 22 décembre dans la revue Molecular Horticulture. Liping Chen, professeur de sciences végétales à l’Université du Zhejiang à Hangzhou, en Chine, est l’autre auteur correspondant.
Le réchauffement des températures a un impact sur tous les factors de la croissance et du développement des plantes. Le développement des fleurs est particulièrement complexe et wise aux températures, la chaleur réduisant la qualité et le rendement des légumes tels que le brocoli où le capitule complet – y compris les tiges, les tiges, les feuilles et les fleurs – est consommé. Bien que des études supplémentaires soient nécessaires, Gan pense qu’à des températures as well as élevées, la méthylation de l’ADN des gènes impliqués dans le développement floral peut être conservée dans toutes les cultures.
Dans l’étude, les chercheurs ont profilé les plantes de brocoli (Brassica oleracea) en utilisant des systems de séquençage du génome entier qui ont identifié le méthylome de la plante – où la méthylation du génome s’est produite – et son transcriptome – qui identifie les gènes activés. Ils ont découvert que le développement anormal des fleurs chez le brocoli était régulé par des ensembles de gènes associés à l’arrêt du développement floral (FCG). À 61 degrés F, les têtes de brocoli (son bourgeon floral) se sont développées normalement. À 82 degrés F et dans une moindre mesure à 72 degrés F, la méthylation des éléments génétiques qui activaient les FCG était supprimée.
Lorsqu’il est cultivé à des températures in addition chaudes, le développement floral se limite aux premiers stades de développement. Ainsi, à 72 degrés F, les bourgeons de brocoli sont limités à un stade où ils ressemblent à un croisement entre une tête de brocoli et du caillé de chou-fleur et à 82 degrés, ils sont encore moins développés et ressemblent à un caillé semblable à du chou-fleur.
Des études futures examineront le mécanisme derrière la méthylation de l’ADN des FCG à haute température.
Zilei Yao et Lu Yuan, tous deux de l’Université du Zhejiang, sont les co-premiers auteurs de l’étude.