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Méthodes pour l’obtention de plantes produisant des gamètes 2n et des graines clonales

Un groupe de chercheurs coordonné par Raphaël Mercier a caractérisé un ensemble de gènes impliqués dans la méiose végétale dont l’inhibition permet la production de diplogamètes et la production de plantes apomictiques d’intérêt pour l’industrie semencière.

. © Inra
Mis à jour le 08/12/2016
Publié le 26/08/2013

Les gamètes 2n, aussi appelés diplogamètes, se sont révélés être utiles pour l'amélioration génétique de plusieurs cultures, dont la pomme de terre. En particulier, la production de diplogamètes permet des croisements entre plantes de niveau de ploïdie différent, par exemple des croisements entre plantes tétraploïdes et leurs apparentées sauvages diploïdes, afin de pouvoir utiliser leur diversité génétique dans des programmes d'amélioration variétale. La fécondation impliquant des gamètes 2n peut également être utilisée pour produire des individus  tétraploïdes vigoureux ou triploïdes dont la stérilité est un caractère recherché pour certaines espèces (banane, pastèque sans pépins). En outre, les gamètes 2n peuvent être utilisés pour produire des populations puissantes et innovantes de cartographie (WO2006/094773). Les gamètes 2n clonaux sont également essentiels pour l'apomixie, la reproduction clonale par les graines.

Des chercheurs de l'Inra dirigés par Raphaël Mercier ont découvert un gène impliqué dans la formation des gamètes 2n chez les plantes. Ils ont démontré que l'inactivation de ce gène permet de court-circuiter la deuxième division méiotique. Cela génère des spores diploïdes mâles et femelles donnant lieu à des gamètes diploïdes mâles et femelles viables de type SDR (« Second Division Restitution »). Ce gène sera désigné ci-après OSD1 pour « Omission of Second Division » (WO2010/079432 ; d'Erfurt et al., 2009).
Les chercheurs ont ensuite démontré que l'inactivation du gène OSD1 combinée à celle de deux autres gènes (SPO11-1* et REC8**) conduit à un génotype pour lequel la méiose est totalement remplacée par la mitose sans que cela affecte les processus sexuels ultérieurs. Ce génotype sera appelé ci-après MiMe pour "Mitosis instead of Meiosis”. Ce remplacement de la méiose par la mitose aboutit à des gamètes apoméiotiques conservant toutes les informations génétiques du parent (WO2010/079432 ; d'Erfurt et al., 2009).
SPO11-1* code pour une protéine nécessaire à la recombinaison méiotique efficace chez les plantes ; son inhibition supprime la recombinaison et l’appariement chromosomiques.
REC8* code pour une protéine nécessaire à l'orientation monopolaire des kinétochores pendant la méiose ; son inhibition modifie la séparation des chromatides.

Les gamètes apoméiotiques produits par le mutant MiMe peuvent être utilisés de la même manière que les gamètes 2n SDR pour l’obtention de plantes polyploïdes, ou pour le croisement de plantes de niveau de ploïdie différent. Surtout, ils sont également d'intérêt pour la production de plantes apomictiques, c'est à dire des plantes qui sont capables de former des graines qui sont des clones génétiques du parent maternel (WO2012/075195 ; Marimuthu et al., 2011).
INRA Transfert recherche des partenaires auprès des opérateurs de l'industrie de l'amélioration variétale pour développer et valoriser cette technologie brevetée (WO2010/079432 et WO2012/075195) par la concession de licence ou d’option de licence adossée à un programme de R&D.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Raphaël MERCIER UMR INRA-AgroParisTech, Institut Jean-Pierre Bourgin
Chargée de valorisation, INRA Transfert :
Claire NODET (01 42 75 93 44)
Département(s) associé(s) :
Biologie et amélioration des plantes, Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture
Centre(s) associé(s) :
Versailles-Grignon

Références

  • d’Erfurth, I.,et al., (2009). Turning meiosis into mitosis. PLoS Biology, 7(6), e1000124. doi:10.1371/journal.pbio.1000124
  • Marimuthu M.P., et al., (2011). Synthetic clonal reproduction through seeds. Science, 331(6019), 876. doi:10.1126/science.1199682
  • Crismani W., et al., (2012). Tinkering with meiosis. J. Exp. Bot. 2012 Nov 7. doi:10.1093/jxb/ers314