La mutagenèse induite dans le gène UGT74S1 donne lieu à de nouvelles lignées de lin stables présentant des profils de sécoisolaricirésinol diglucosides (SDG) altérés
Citation
Fofana, B., Ghose, K., Somalraju, A., McCallum, J., Main, D., Deyholos, M.K., Rowland, G.G., Cloutier, S. (2017). Induced mutagenesis in UGT74S1 gene leads to stable new flax lines with altered secoisolariciresinol diglucoside (SDG) profiles. Frontiers in Plant Science, [online] 8 http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2017.01638
Résumé en langage clair
Dans la présente étude, les chercheurs ont émis l’hypothèse selon laquelle le gène UGT74S1 du lin serait l’unique responsable de l’ajout de deux molécules de sucre à la molécule de lignane chez le lin. Pour vérifier cette hypothèse, les auteurs ont adopté une approche de génétique des mutations en utilisant un produit chimique qui modifie la structure et la fonction des gènes dans une grande population de plantes de lin. Ensuite, ils ont surveillé les changements dans la structure des gènes et les profils de leurs produits d’expression dans des graines prélevées sur des plantes de lin individuelles. Les résultats ont révélé que le produit chimique induisait des mutations stables dans les lignées de lin après plusieurs cycles d’autopollinisation. L’étude a non seulement montré que le gène à l’étude est le seul à régir ce processus biochimique, mais aussi que les changements survenant à divers endroits dans le gène entraînent la biosynthèse d’un nouveau composé, qui n’est pas naturellement présent dans la graine de lin, et que ce nouveau composé est potentiellement plus bioactif dans les maladies chroniques humaines que sa forme native, que l’on trouve habituellement dans les graines de lin. L’étude vise d’abord à démontrer qu’il est possible de produire un nouveau composé de lignane dans la graine de lin sans recourir à une approche transgénique. Les données ont également montré que le produit chimique induisait d’autres changements dans la constitution génétique du lin et provoquait une grande diversité des lignanes présentes naturellement au sein de la population. Ces lignées de lin mutantes constituent une ressource génétique de type « non-OGM » pour les sélectionneurs de lin, et le gène UGT74S1 peut être utilisé pour la fabrication de lignanes du lin in vitro, par fermentation dans un système levure.
Résumé
© 2017 Fofana, Ghose, Somalraju, McCallum, Main, Deyholos, Rowland et Cloutier. La lignane du lin sécoisolaricirésinol (SECO) diglucoside (SDG) est un produit naturel émergent censé prévenir les maladies chroniques chez l’humain. Le SECO, soit la forme aglycone du SDG, est mieux absorbé par les cellules intestinales mais ne s’accumule pas naturellement dans la plante. Récemment, nous avons identifié et caractérisé un gène de l’UDP-glucosyltransférase, à savoir l’UGT74S1, qui glucosyle le SECO en ses formes monoglucoside (SMG) et diglucoside (SDG) lorsqu’il est exprimé chez la levure. Cependant, on ignore si ce gène est le seul à intervenir dans la régulation de la glucosylation de SECO en SDG dans la plante. Dans le présent article, nous faisons état de l’utilisation de l’UGT74S1 en génétique inverse et directe pour caractériser une population de lin du cultivar CDC Bethune, comprenant 1996 familles M2, ayant subi une mutagenèse au moyen de méthanesulfonate d’éthyle (EMS). La mutagenèse par EMS a généré 73 variants de SNP, causant 79 événements mutationnels dans les régions exoniques d’UGT74S1 chez 93 familles M2. Nous avons déterminé que la fréquence de mutation dans les régions exoniques était de 1 pour 28 kb. Parmi ces mutations, 13 mutations faux-sens homozygotes et 2 mutations non-sens homozygotes ont été observées et ont été transmises aux générations M3 et M4. Le criblage génétique direct de la population a révélé des mutants homozygotes présentant une mutation non-sens ne produisant pas de SDG et un sous-ensemble des lignées M4 produisant des SMG. Les mutants hétérozygotes ou homozygotes M4 présentant une mutation faux-sens produisaient diverses concentrations de SDG, et certaines concentrations étaient supérieures à celles observées chez les mutants de CDC Bethune. Aucune autre mutation délétère n’a été décelée chez ces lignées mutantes à l’aide d’un panel de 10 autres gènes intervenant potentiellement dans la biosynthèse des lignanes. Cette étude révèle qu’UGT74S1 est le seul gène régulant la formation de SDG à partir de SECO; il s’agit du premier signalement de matériel génétique de lin non transgénique présentant à la fois un knock-out du SDG et des concentrations de SMG chez la plante.