Fiche d’information

Initiative sur le génome d’Arabidopsis

13 décembre 2000

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Arabidopsis thaliana est une mauvaise herbe de la famille de la moutarde dont le cycle de croissance rapide et la petite taille en font un modèle expérimental idéal pour la recherche en biologie végétale. Plus de 2 500 laboratoires et 8 000 scientifiques dans le monde utilisent une nouvelle génération d’outils pour sonder le génome de cette plante, révélant des processus communs à toutes les plantes.

Le processus. L’initiative sur le génome d’Arabidopsis (AGI) a débuté en 1996, unifiant les efforts d’équipes internationales qui avaient décodé cette importante séquence génomique depuis le début des années 1990. Des représentants de chacun des principaux centres de séquençage d’Arabidopsis se sont réunis en août 1996 à la National Science Foundation (NSF) à Arlington, VA, pour convenir d’une approche collaborative. Aux États-Unis, un programme interagences a débuté en 1996 avec des fonds de la NSF, du ministère américain de l’Énergie et du ministère américain de l’Agriculture. L’Union européenne, le gouvernement français et le gouvernement de la préfecture de Chiba au Japon soutiennent également la recherche sur l’AGI.

L’avenir. Alors même que la séquence du génome était presque terminée, la NSF a entamé la phase suivante de la recherche sur le génome d’Arabidopsis thaliana. Le nouveau projet 2010 de la NSF vise à déterminer les fonctions de 25 000 gènes d’Arabidopsis au cours de la prochaine décennie.

Les outils et les applications. Les chercheurs d’Arabidopsis utilisent et ont développé une variété d’outils, notamment :

  • Marqueurs d’ADN synthétiques pour la cartographie du génome
  • Collections de mutants utiles d’Arabidopsis
  • Techniques spécialisées pour transformer les gènes d’Arabidopsis
  • Bioinformatique. qui tirent parti des dernières capacités de calcul et de mise en réseau
  • Collections de cartes génétiques

Tous ces outils permettent aux scientifiques de disséquer systématiquement le génome d’Arabidopsis, ce qui a permis de compléter sa séquence, d’identifier les fonctions de nombreux gènes individuels et de mieux comprendre le comportement des plantes en général. Les études sur Arabidopsis ont amélioré notre compréhension de la résistance aux maladies, du développement des racines et d’autres processus végétaux importants. Le rythme de cette recherche étant extrêmement rapide, les points saillants suivants ne sont en aucun cas exhaustifs.

Améliorer la résistance aux maladies. Certaines variétés de cultures sont plus résistantes que d’autres à certains pathogènes viraux, bactériens ou fongiques. L’obtention d’une résistance aux maladies est un objectif majeur de la plupart des programmes d’amélioration des plantes, mais la production de tels hybrides prend beaucoup de temps par rapport à la modification génétique. Le clonage moléculaire d’un gène de résistance aux maladies d’Arabidopsis appelé RPS2 a considérablement ajouté à notre compréhension de la façon dont ce gène et d’autres similaires fonctionnent dans les plantes économiquement importantes.

Comprendre la photosensibilité. En analysant Arabidopsis, les scientifiques ont montré que les plantes répondent à la lumière en intégrant divers signaux d’entrée à travers un réseau génétique complexe. Des gènes clonés ont révélé la nature chimique jusqu’alors non détectée d’un récepteur de la lumière bleue chez Arabidopsis, suggérant l’existence d’un tel mécanisme pour déclencher des réponses physiologiques chez les plantes supérieures. Cela pourrait conduire à des plantes capables de se développer avec moins de lumière.

Créer des huiles comestibles plus saines. Les gènes qui guident la synthèse des huiles chez Arabidopsis sont étroitement liés à de tels gènes dans les cultures commerciales. Cette relation est exploitée pour produire des plantes avec des huiles comestibles plus saines. Environ un tiers des calories de notre alimentation provient du soja ou d’autres huiles végétales. Cependant, la plupart des huiles végétales ne conviennent pas à l’alimentation, car elles sont hautement polyinsaturées. Les gènes d’acides gras d’Arabidopsis ont des homologues dans le soja, le canola et plusieurs autres cultures oléagineuses.

Fabrication de plastiques biodégradables. La séquence du génome d’Arabidopsis pourrait conduire à de nouveaux plastiques biodégradables. Les scientifiques ont introduit des gènes de la bactérie Alcaligenes eutrophus dans Arabidopsis, provoquant l’accumulation d’un plastique biodégradable (polyhydroxybutyrate ou PHB). Le PHB représentant jusqu’à 20 % du poids sec de la plante modifiée, plusieurs entreprises ont lancé des programmes visant à développer de telles cultures productrices de plastique.

Rendre les légumes et les fruits moins chers et plus résistants. Le gaz éthylène affecte la croissance et le développement des plantes. L’industrie agricole l’utilise pour contrôler le mûrissement des fruits et légumes et le vieillissement des fleurs. En empêchant les plantes de produire de l’éthylène ou d’y réagir, les scientifiques pourraient mettre au point des cultures qui mûrissent plus ou moins vite, selon les besoins. Un gène d’Arabidopsis joue un rôle de médiateur dans les effets biologiques de l’éthylène, et les chercheurs ont isolé une forme mutante qui pourrait rendre les plantes complètement résistantes à ce gaz. Cela pourrait ralentir considérablement les taux de maturation des fruits et de flétrissement des fleurs, les gardant frais plus longtemps.

Améliorer la résistance à l’érosion. Le système racinaire d’Arabidopsis est un modèle pour étudier la formation de ces organes végétaux. Les scientifiques ont trouvé une variété de mutations génétiques d’Arabidopsis qui affectent le développement des racines et déterminent si les plantes sont résistantes à l’érosion du sol.

Comprendre comment les plantes fleurissent. La croissance florale commence par le développement du tissu végétal formatif appelé méristème, qui peut se ramifier pour former plusieurs méristèmes floraux, chacun avec une fleur distincte. La recherche sur Arabidopsis a montré que l’interaction entre les gènes du méristème dicte la croissance des organes floraux tels que les pétales, les sépales et les étamines.

-NSF-

Voir aussi : Liste de liens Arabidopsis.

Pour une vidéo en continu sur la séquence du génome d’Arabidopsis, voir : http://www.nsf.gov/od/lpa/news/press/00/pr0094.htm
Pour plus d’informations sur le projet NSF 2010, voir : http://nsf.gov/cgi-bin/getpub?nsf0113

Contacts médias
Tom Garritano, NSF, (703) 292-8070, courriel : [email protected]

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