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Sélection des plantes et biotechnologie

JoVE 核
生物学
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Plant Breeding and Biotechnology

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La sélection végétale est une science qui crée des culturesavec des caractéristiques souhaitables telles que des rendements élevés, améliorésle goût et une meilleure alimentation. Ces caractéristiques évoluent souvent de manière naturellede mutations spontanées. Cependant, ce processus est lent, et les éleveursveulent des combinaisons particulières de traitsqui ne se produisent pas dans la nature. Les agriculteurs peuvent identifier un trait souhaité dans une espèce sauvage,et de croiser cette plante avec une variété de plante domestiquée. Dans un tel croisement, cependant, il y a une chance égaleque la progéniture hérite de traits indésirablesde l’espèce sauvage. L’utilisation de la biotechnologie est bénéfique pour le transfert de gènesdans des cultures apparentées lointaines, comme le riz et les jonquillesqui comptent de nombreuses espèces intermédiaires et une espèce commune éteinteancêtres. Traditionnellement, les sélectionneurs de plantes auraient besoin de plusieurs croisementsposées sur plusieurs siècles pour transférer les traits nécessairesdans la descendance. En revanche, les biotechnologies modernespeut contourner les croix multiples pour transférer lesgène entre ces plantes. La biotechnologie facilite le transfert de gènesentre deux espèces différentes, résultantdans un phénotype unique. Par exemple, le glyphosate à large spectre herbicideinhibe une enzyme critique appelée EPSPS dans les plantes. Les scientifiques ont créé un maïs tolérant aux herbicidesen transférant directement un gène des bactéries du solAgrobacterium aux plants de maïs. Les cultures qui contiennent le gène de cette enzyme bactérialsont immunisés contre l’effet inhibiteur de l’herbicide. Cette modification génétique permet aux agriculteurs de pulvériser leurs champsavec un herbicide, en tuant un concurrentles mauvaises herbes qui réduisent le rendement tout en laissant la culture intacte.

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Sélection des plantes et biotechnologie

L’agriculture a une longue histoire dans la civilisation humaine, avec des archives indiquant la culture des plantes céréalières à partir d’environ 8000 av. J.-C. Cette première sélection des végétaux a été élaborée principalement pour fournir un approvisionnement régulier en nourriture.

À mesure que la compréhension humaine en génétique progressait, des variétés améliorées de cultures allaient pouvoir être réalisées plus rapidement. La sélection artificielle a pu être plus dirigée et les variétés de cultures ont pu être améliorées pour des traits favorables plus rapidement afin de produire de meilleures plantes plus robustes ou plus appétissantes.

Cependant, les techniques traditionnelles de sélection des plantes sont lentes et ne produisent pas toujours les variétés de cultures souhaitées. Plus tard, les outils biotechnologiques ont facilité l’ingénierie des traits désirés chez les plantes qui sont autrement difficiles à reproduire en utilisant des méthodes traditionnelles. Par exemple, l’amélioration de la carence nutritionnelle chez les plantes est difficile par la sélection artificielle, et particulièrement difficile pour la vitamine A et le fer. Le riz, par exemple, ne contient pas de gènes pour le bêta-carotène, qui est un précurseur de la vitamine A. Cependant, il contient des gènes pour le composé de géranylgéranyl pyrophosphate, qui peut être converti séquentiellement en bêta-carotène en utilisant quatre enzymes. Du riz a été conçu à l’aide de gènes pour deux enzymes dérivées de jonquilles, et les deux autres enzymes de la bactérie Erwinia uredovora. La culture qui en résulte est connue sous le nom de riz doré. Étant donné que le riz est l’aliment de base de plus de la moitié du monde, les cultures conçues par bioingénierie comme celles-ci pourraient potentiellement jouer un rôle dans la prévention de la cécité chez les enfants causée par une carence en vitamine A ou dans l’amélioration de la santé des pays dépendants du riz.

De nombreuses plantes cultivées couramment ont maintenant un certain degré de modification génétique introduite à l’aide de la biotechnologie. Par exemple, le maïs, la papaye et de nombreuses variétés de pommes de terre ont été modifiés pour la résistance aux herbicides, aux maladies ou aux ravageurs. Des modifications génétiques peuvent même être effectuées pour réduire la production d’allergènes, ce qui est le cas chez le soja.

Suggested Reading

Jauhar, P. P. (2006). Modern biotechnology as an integral supplement to conventional plant breeding: the prospects and challenges. Crop science. 46 (4), 1841-1859. [Source]