La défense des plantes de culture sur demande

Le projet METDEF (Metabolic engineering of triterpenoid pathways involved in plant defence in Arabidopsis and rice) a développé une panoplie contenant des gènes et des enzymes pour la construction de glycosides de triterpénoïdes dans certaines céréales. Le riz et le maïs ne produisent pas de triterpénoïdes naturellement par exemple.

En utilisant la technique d'assemblage «Golden Gate» pour l'assemblage et le clonage de vecteurs multigénétiques, la panoplie conçue a été validée pour Nicotiana benthamiana, une espèce proche du tabac.

Les chercheurs ont ensuite travaillé sur la transformation de la plante modèle Arabidopsis et ont obtenu des composants issus de la voie métabolique de l'avenacine, un composant de croissance antifongique présent naturellement dans les racines de l'avoine. De plus, les chercheurs ont transformé de l'amyrine, un autre triterpénoïde présent dans le café de pissenlit.

Suivant une autre voie de biologie synthétique, les chercheurs ont tenté de fabriquer des regroupements (clusters) de gènes qui confèrent ces caractéristiques dans les céréales. Ces dernières seront ensuite contrôlées par les signaux environnementaux pour que les gènes ne soient exprimés qu'en cas de besoin. Par exemple, la production de nutriments lorsque la nourriture se fait rare.

En utilisant une substance présente dans le sorgho anti-insecte, la dhurrine, les chercheurs ont conçu différents clusters contenant trois gènes de dhurrine sous le contrôle de promoteurs différents. Différentes lignées ont démontré une concentration en dhurrine, une conséquence très importante étant donné que la réaction aux signaux développementaux, environnementaux et chimiques peut être construite.

Les applications pour la biotechnologie METDEF sont diffusées dans le secteur de la production agricole pour renforcer la sécurité alimentaire. La conception de plantes manipulées pour exprimer les gènes insérés pourrait inclure des agents pathogènes et une horloge circadienne, un manque d'oxygène et des concentrations en nutriments faibles.