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Dernière mise à jour : Mai 2021

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Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes

EasyHybrids

Contournement des barrières reproductives activées épigénétiquement dans les graines hybrides
  • 3,5 years programme (2020-2023)
  • 196 000€ (fonctionnement) ; CDD Technicien 10 mois
  • Financement : Institut Carnot (Plant2Pro)
  • Coordinateur : F. Borges (INRAE IJPB Versailles) et O. Coriton (INRAE IGEPP)
  • Contact :  olivier.coriton@inrae.fr

Contexte

Le projet EasyHybrids propose d'évaluer une nouvelle stratégie pour surmonter le "bloc triploïde" qui représente un obstacle majeur à la production de plantes triploïdes et au transfert d'allèles exotiques dans les cultivars d'élite. Des études chez Arabidopsis ont montré qu'il est possible de surmonter la létalité des graines triploïdes en réduisant le niveau de méthylation de l'ADN et des petits ARN dans le pollen diploïde (Schatlowski et al., 2014 ; Martinez et al., 2018 ; Borges et al., 2018 ; Erdmann et al., 2017). De telles modifications épigénétiques peuvent être induites en traitant les plantes avec l'inhibiteur chimique de la méthylation de l'ADN 5-azacytidine (5-Aza) pendant le développement précoce de la plante. De manière intéressante, F. Borges (INRAE IJBP, Versailles) a récemment observé qu'un tel traitement transitoire suffit également à supprimer le bloc triploïde chez Arabidopsis, Capsella et la tomate (données non publiées). La variation épigénétique induite par le 5-Aza est ramenée à la normale dans les générations suivantes, évitant ainsi des impacts majeurs sur le développement des plantes et la stabilité du génome. Pour ces différentes raisons, nous sommes convaincus que cette stratégie peut être un outil puissant dans les programmes de sélection qui nécessitent la production d'hybrides interploïdes et interspécifiques.

Objectifs

EasyHybrids vise à démontrer la faisabilité de l'utilisation d'un traitement 5-Aza transitoire pour :

  1. Contourner les barrières d'hybridation interploïde qui empêchent la production de graines triploïdes chez le Miscanthus. Les principaux goulots d'étranglement pour l'adoption de cette culture sont la propagation végétative inefficace et coûteuse de la seule variété cultivée, l'hybride interspécifique stérile M x giganteus, et le caractère potentiellement envahissant des autres variétés reproduites par graines. Dans ce contexte, l'objectif est de produire une nouvelle génération de variétés hybrides stériles de miscanthus propagées par des graines triploïdes, qui seront obtenues par croisement de parents diploïdes avec des parents tétraploïdes. Ces croisements sont très inefficaces en raison du bloc triploïde, et le fait de surmonter cet obstacle devrait ouvrir la voie à une production et une commercialisation à grande échelle de Miscanthus reproduit par graines mais stériles.
  2. Contourner les croisements interspécifiques et intergénériques pour la sélection de Brassica de haute valeur agronomique. Les croisements entre le colza (Brassica napus) et ses progéniteurs diploïdes (B. rapa et B. oleracea), et même avec des espèces plus lointainement apparentées comme Sinapis alba, sont souvent réalisés pour introduire des allèles de résistance aux stress biotiques et abiotiques. Cependant, l'efficacité de ces hybridations est très faible et nécessite des techniques de sauvetage des embryons. Sur la base de nos résultats préliminaires chez Capsella et la tomate, nous pensons que la réduction de la méthylation de l'ADN dans le pollen de B. napus permettra également la production d'un nombre accru de graines hybrides intergénériques.

De plus pour améliorer cette approche expérimentale, nous allons 3) étudier le mécanisme par lequel la variation épigénétique induite par le traitement au 5-Aza supprime le bloc triploïde chez Arabidopsis. Nous établirons le profil de la méthylation de l'ADN à l'échelle du génome des plantes traitées au 5-Aza à différents stades de développement avec pour objectif de quantifier les niveaux de méthylation de l'ADN transmis à la lignée germinale mâle, et comment cela est corrélé avec la réponse au blocage triploïde.

Partenaires

  • Partenaire 1 : F. Borges (INRAE IJPB Versailles)
  • Partenaire 2 : O. Coriton (INRAE IGEPP Le Rheu)