La croissance et le développement de tous les organismes dépendent d’une régulation coordonnée de l’expression des gènes dans le temps et dans l’espace, et ceci est largement contrôlé par des séquences non codantes dans le génome. Un défi majeur dans l’amélioration des cultures grâce à la génomique est l’annotation fonctionnelle des éléments cis-régulateurs dans les génomes des cultures et la capacité à exploiter ces séquences, soit par sélection ou par biotechnologie, pour affiner les voies cibles avec une perturbation minimale des réseaux complexes dans lesquels ils résider.



Une équipe de chercheurs dirigée par Andrea Eveland, Ph.D., membre adjoint, Donald Danforth Plant Science Middle, a cartographié le génome « fonctionnel  » non codant du maïs au cours d’une fenêtre de développement précoce critique pour la development de pollen glands et épis à grains.

Intégrant des informations sur la composition de la chromatine, les profils de transcription et les études d’association à l’échelle du génome, leurs analyses fournissent un aperçu complet de la régulation de la différenciation de l’inflorescence dans une society céréalière majeure, qui façonne finalement l’architecture et impact le potentiel de rendement. Cette étude de Parvathaneni et Bertolini et al., « Le paysage réglementaire du développement précoce de l’inflorescence du maïs », a été publiée le 6 juillet 2020 dans la revue Genome Biology.



« Nous avons une bonne idée des principaux contrôleurs du développement de l’inflorescence dans le maïs à la suite d’années d’études en génétique classique », a déclaré Eveland. « Mais le simple fait de supprimer leur fonction ou de les exprimer de manière constitutive n’entraîne généralement pas de maïs à rendement moreover élevé. Nous devons apprendre à ajuster précisément leur expression dans l’espace et le temps pour obtenir des résultats optimaux. Cette étude sert de base pour le faire. »

Au cours du siècle dernier, la sélection hybride et l’amélioration du maïs ont conduit à la sélection de glands as well as petits qui interceptent moins de lumière et séquestrent moins de ressources, et des oreilles moreover grandes et furthermore productives. Étant donné que le gland et l’oreille se développent par un programme de développement commun, une nouvelle amélioration des caractéristiques de l’oreille nécessitera un découplage de ce programme, par exemple, par des éléments réglementaires spécifiques au gland ou à l’oreille. Comprendre remark les mêmes gènes sont régulés différemment dans le gland et l’oreille, et utiliser cette spécificité pour contrôler l’un sur l’autre, améliorera les initiatives de sélection dans le maïs.

Les recherches d’Eveland se concentrent sur les mécanismes de développement qui contrôlent les traits de l’architecture des plantes dans les cultures céréalières. In addition précisément, elle étudie remark les organes végétaux sont formés à partir de cellules souches et comment la variation des réseaux de régulation des gènes sous-jacents peut moduler avec précision la forme végétale. Son équipe intègre à la fois des approches informatiques et expérimentales pour explorer remark les perturbations de ces réseaux de gènes peuvent modifier la morphologie, à la fois au sein d’une espèce et à travers les graminées, dans le but ultime de définir des cibles pour améliorer le rendement en céréales des céréales.

En in addition de l’équipe d’Eveland, les co-auteurs comprennent des chercheurs de la Florida Point out College, de l’Université de Californie à Davis et de l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign. La recherche collaborative a été financée par la Nationwide Science Basis PGRP en récompenses à Eveland et co-auteur Alexander Lipka, Ph.D. (UIUC) pour identifier les versions réglementaires pour l’amélioration des caractéristiques de rendement du maïs, et à Hank Bass, Ph.D. (FSU) pour appliquer des approaches de profilage de la chromatine à d’importantes espèces agronomiques.