Mutagenèse des gènes codant les protéines de réserve des graines de soja à l’aide de CRISPR Cas9

Citation

Li, C., Nguyen, V., Liu, J., Fu, W., Chen, C., Yu, K., Cui, Y. (2019). Mutagenesis of seed storage protein genes in Soybean using CRISPR/Cas9. BMC Research Notes, [online] 12(1), http://dx.doi.org/10.1186/s13104-019-4207-2

Résumé en langage clair

Selon la méthode classique, les sélectionneurs doivent introduire les mutations de manière répétée dans des cultivars de soja élites en effectuant des croisements génétiques et des cycles de sélection sur plusieurs générations et années. Il s’agit d’un processus long et exigeant en main-d’œuvre qui constitue un important facteur limitant la création en temps voulu de variétés de soja de qualité pour composer avec un environnement agricole en constante évolution. Les chercheurs en génétique et en génomique végétales sont constamment à la recherche de nouvelles techniques de sélection végétale, et le système CRISPR Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat CRISPR-associated 9 : courtes répétitions en palindrome regroupées et régulièrement espacées-protéine 9 associée à CRISPR) révolutionne nos pratiques de sélection.
Le système CRISPR Cas9 constitue une technologie efficace d’édition génomique qui a été appliquée avec succès à plusieurs cultures importantes, y compris le soja. Les graines de soja constituent une importante source de protéines végétales pour l’alimentation et l’industrie partout au monde. Les conglycinines (7S) et les glycinines (11S), deux importantes familles de protéines de réserve, constituent environ 70 % de la teneur totale en protéines des graines de soja. La quantité et la qualité de protéines de réserve des graines de soja influent sur la qualité du tofu et d’autres produits alimentaires à base de soja. Dans cette étude, nous avons évalué l’efficacité du système CRISPR Cas9 pour éditer les gènes de protéines de réserve du soja à l’aide du système de transformation de racines poilues par l’Agrobacterium rhizogenes, processus qui ne prend qu’environ trois semaines. L’évaluation de l’efficacité de la création de mutations à des sites cibles dans les racines poilues pourrait résoudre le problème d’intensité de main d’œuvre des techniques de sélection classiques.

Résumé

© Les auteurs, 2019. Objectif : Les graines de soja constituent une importante source de protéines végétales pour l’alimentation et l’industrie partout au monde. Les conglycinines (7S) et les glycinines (11S), deux importantes familles de protéines de réserve codées par une petite famille de gènes, constituent environ 70 % de la teneur totale en protéines des graines de soja. Des allèles mutants de ces gènes sont souvent nécessaires dans certains programmes de sélection, car les abondances relatives des sous unités protéiques qu’ils codent influent sur la composition en acides aminés et les propriétés alimentaires du soja. Dans notre étude, nous avons évalué l’efficacité du système CRISPR Cas9 pour éditer les gènes de protéines de réserve du soja à l’aide du système de transformation de racines poilues par l’Agrobacterium rhizogenes. Résultats : Nous avons conçu et testé des ARN guide simple brin (sgRNA) pour cibler neuf gènes importants codant des protéines de stockage et avons détecté des mutations de l’ADN dans trois de ces gènes dans les racines poilues de soja, à un ratio allant de 3,8 à 43,7 %. Notre étude constitue une ressource utile permettant à des sélectionneurs de soja de créer des variétés qui portent des mutations dans des gènes codant des protéines de réserve des graines.