Identification de transcrits régulés par les gènes de l’horloge circadienne du blé

Le rôle fondamental de l’horloge circadienne (HC) des plantes est d’optimiser les processus cellulaires par rapport aux conditions externes. Le nombre de gènes régulateurs centraux de l’HC est limité chez les plantes; chez le blé, seulement sept gènes à copie unique ou à faible nombre de copies sont connus. Nous utilisons une approche intégrative d’évolution accélérée mettant à profit l’édition génomique et la sélection conventionnelle pour moduler l’HC en nous concentrant sur trois gènes centraux de l’HC — LHY/CCA1, PRR5/95 et TOC1/PRR9 — en vue d’améliorer la résilience du blé aux conditions climatiques changeantes. Ces gènes jouent un rôle essentiel dans la sensibilité photopériodique et interviennent dans le développement de la plante et les processus régulateurs, notamment l’accumulation d’azote et de phosphate (LHY), la fixation de CO2 et le rendement en biomasse (LHY), la régulation de la floraison (LHY, PRR55 et TOC1) ainsi que la réaction aux stress abiotiques comme la sécheresse et le froid (PRR5 et TOC1). La plupart des gènes présentant un rythme circadien sont contrôlés par les gènes régulateurs centraux de l’HC. Nous avons utilisé la PCR quantitative et le séquençage de l’ARN pour évaluer l’oscillation de ces gènes centraux de l’HC sur une période de 24 h. Nos résultats sur l’expression maximale confirment les analyses in silico selon lesquelles l’expression des gènes LHY, PRR5 et TOC1 est la plus élevée le matin, vers midi et le soir, respectivement. Les analyses de regroupement des résultats du séquençage de l’ARN ont révélé quels transcripts du blé commun hexaploïde sont régulés de façon semblable par les trois gènes régulateurs centraux de l’HC. L’ontologie génique des séquences exprimées de manière différentielle a révélé des indices quant au métabolisme qui est en jeu et à la façon dont les niveaux d’expression de ces trois gènes centraux de l’HC influent sur différentes voies métaboliques. Nous avons maintenant une meilleure compréhension des voies métaboliques en cause, ce qui nous aidera à orienter nos efforts d’édition génomique. Le fait de cibler trois gènes centraux de l’HC dont les séquences homologues ont été identifiées offre un moyen d’améliorer la résilience du blé dans un climat changeant tout en maintenant sa productivité.