Des scientifiques de l’Institut Max Planck de physiologie moléculaire des plantes à Potsdam (Allemagne) ont analysé pour la première fois l’hérédité des chloroplastes dans un big éventail de disorders environnementales. Contrairement à l’opinion dominante selon laquelle les chloroplastes ne sont transmis que par la plante mère, les chloroplastes paternels peuvent également être transmis à la progéniture par temps froid. Les chloroplastes maternels et paternels se rencontrent ainsi dans la progéniture et peuvent être capables d’échanger du matériel génétique entre eux. Les nouvelles découvertes pourraient permettre aux phytogénéticiens d’utiliser pour la première fois de manière sélective des attributes du matériel génétique des chloroplastes.
Une histoire de fleurs et d’abeilles est l’introduction classique à un sujet encore trop peu abordé dans notre société : le sexe dans les plantes ! Lorsque les plantes se reproduisent, les spermatozoïdes dans les grains de pollen fusionnent avec l’ovule dans la fleur sur laquelle le pollen a atterri. De cette manière, le matériel génétique des noyaux cellulaires des deux mothers and fathers est combiné dans la graine. Ceci est important, vehicle cela permet d’éliminer les mutations nuisibles qui, autrement, s’accumuleraient dans le matériel génétique au fil des générations.
Les organelles abritent leur propre génome
En plus du matériel génétique dans le noyau cellulaire, les mitochondries et les chloroplastes abritent également du matériel génétique. Les mitochondries sont les moteurs à combustion des cellules. Les cellules animales et végétales les utilisent pour brûler des glucides et utiliser l’énergie libérée pour leur métabolisme. Les plantes ont également des chloroplastes. Ils contiennent le pigment vert chlorophylle, et sont les centrales solaires des cellules. Les chloroplastes permettent aux plantes de collecter l’énergie solaire dans un processus connu sous le nom de photosynthèse pour produire des glucides.
Les mitochondries et les chloroplastes ont leur propre matériel génétique, vehicle ils proviennent de bactéries qui ont été absorbées par les ancêtres des cellules animales et végétales modernes il y a in addition d’un milliard d’années. Les mitochondries et les chloroplastes ont établi une communauté symbiotique au sein de la cellule, et les anciens colocataires sont désormais devenus indispensables à la survie des plantes.
Il est bien connu que les génomes des mitochondries et des chloroplastes, contrairement au matériel génétique du noyau cellulaire, ne sont pas hérités de manière égale du père et de la mère. Les deux sont transmis presque exclusivement par la mère, motor vehicle soit ils ne pénètrent pas du tout dans le sperme, soit leur matériel génétique est dégradé dans le pollen. Si les mitochondries et les chloroplastes de la mère et du père ne se rencontrent jamais, ils ne peuvent pas avoir de relations sexuelles pour échanger du matériel génétique. Par conséquent, les mutations génétiques nocives devraient s’accumuler au fil des générations et éventuellement entraîner l’effondrement du génome.
Les scientifiques ont évalué près de quatre thousands and thousands de plantes
Les scientifiques de l’Institut Max Planck de physiologie moléculaire des plantes ont maintenant découvert que, contrairement à la croyance populaire, les vegetation de tabac peuvent régulièrement transmettre les chloroplastes de la plante mère dans certaines conditions environnementales. Les chercheurs ont d’abord créé des plantes pères avec des chloroplastes résistants à un antibiotique. Ces plantes ont ensuite été exposées à diverses disorders environnementales telles que la chaleur, le froid, la sécheresse et une forte lumière pendant la maturation du pollen. Le pollen de ces plantes a été utilisé pour polliniser des plantes mères non modifiées.
Les graines problems de ce croisement ont été cultivées sur un milieu de tradition contenant l’antibiotique approprié. Étant donné que seuls les chloroplastes paternels survivent sur ce milieu, les cellules contenant des chloroplastes de la plante père apparaissent vertes, tandis que les plantes avec uniquement des chloroplastes hérités de la mère sont pâles, auto ces chloroplastes blanchissent en raison de leur sensibilité à l’antibiotique. Parce que les chloroplastes hérités paternellement sont extrêmement rares, les scientifiques ont dû examiner près de quatre millions de semis pour montrer que la proportion de chloroplastes hérités paternellement était 150 fois plus élevée sous traitement au froid qu’à température normale.
L’héritage des chloroplastes peut être manipulé
Après ce premier succès, les chercheurs sont entrés dans les détails : “Nous savons que le froid ralentit l’activité des enzymes. Nous avons donc suspecté qu’une enzyme pourrait être impliquée dans le blocage de l’héritage paternel des chloroplastes”, commente Enrique Gonzalez-Duran, qui était également impliqué dans l’étude. Les scientifiques ont produit sélectivement des plantes porteuses d’une enzyme défectueuse qui dégrade normalement le matériel génétique des chloroplastes lors de la maturation du pollen. Les plantes avec l’enzyme défectueuse ont également montré une hérédité paternelle considérablement accrue des chloroplastes. Lorsqu’ils sont combinés, le défaut enzymatique et l’application de froid pendant le développement du pollen ont conduit à un taux d’hérédité paternelle de deux à trois pour cent. “Cela peut sembler peu, mais c’est gigantesque par rapport à 1 opportunity sur 100 000 que cela se produise dans des conditions normales. Il sera très intéressant de savoir si les chloroplastes hérités de la mère et du père échangent réellement du matériel génétique entre eux”, déclare Kin Pan Chung, un autre auteur de l’étude.
La découverte que l’hérédité des chloroplastes peut être contrôlée par la température et les modifications des enzymes individuelles de la plante ouvre des possibilités entièrement nouvelles pour la sélection végétale. “Comme on pensait auparavant que les mitochondries et les chloroplastes étaient toujours hérités ensemble et uniquement de la mère, il n’y avait aucun moyen de transmettre séparément les qualities encodés dans leur matériel génétique. La possibilité de transmettre les chloroplastes également du père en mettant simplement les plantes dans le froid pourrait ouvrir la porte à de tout nouveaux programmes d’élevage », explique Ralph Bock, le chef du groupe de recherche.
La raison pour laquelle les mitochondries et les chloroplastes sont en grande partie hérités de la mère n’est toujours pas claire. Le fait que ce form d’héritage puisse répondre avec souplesse aux circumstances environnementales incitera probablement les biologistes de l’évolution à repenser certaines de leurs théories et modèles actuels. “Cela montre également à quel stage il est crucial de prendre en compte les problems environnementales dans la recherche génétique. Les chloroplastes nous ont fait croire pendant des décennies qu’ils vivaient sexuellement sobres, mais maintenant nous ne pouvons plus en être aussi sûrs”, déclare Bock.