La découverte d’un gène permet de résoudre le problème du noircissement du tégument de la graine du haricot Pinto après la récolte

Un petit gène peut-il vraiment affecter toute une culture? Oui, s’il s’agit d’un gène du haricot Pinto.

Sangeeta Dhaubhadel, scientifique au Centre de recherche et de développement de London, explique :

« La plupart des haricots gardent la même apparence après la récolte et l’entreposage. Mais, chez le haricot Pinto, plus la graine vieillit, plus elle devient foncée (noircissement du tégument de la graine après la récolte). Cela cause de graves problèmes économiques aux producteurs et aux transformateurs de haricots. Il fallait trouver le gène responsable. »

– Sangeeta Dhaubhadel

Les haricots plus vieux et plus foncés prennent plus de temps à cuire (environ 20 % de plus); ils sont donc moins populaires auprès des cuisiniers qui recherchent la commodité. Ils sont plus difficiles à vendre, ce qui fait que les producteurs et les vendeurs en réduisent le prix et perdent ainsi des profits. Des temps de cuisson plus longs signifient également des coûts énergétiques plus élevés pour les transformateurs.

C’est en voyant comment ces problèmes se répercutent sur l’ensemble de la chaîne de valeur — du producteur au consommateur en passant par le transformateur — que Sangeeta Dhaubhadel (Ph. D.) et son équipe, notamment composée de Frédéric Marsolais (Ph. D.) (AAC), Kirstin Bett (Ph. D.) (Université de la Saskatchewan) et Peter Pauls (Ph. D.) (Université de Guelph), ont cherché une solution. L’équipe a récemment découvert le gène qui cause le noircissement des haricots Pinto avec l’âge. Cette découverte aide les sélectionneurs de haricots à créer plus rapidement de nouvelles variétés à noircissement lent.

S’il y a un certain temps que les scientifiques connaissent l’emplacement génétique des caractères SD, personne n’avait trouvé le gène spécifique responsable du caractère de noircissement lent.

Dans sa recherche, M^me Dhaubhadel et son équipe :

• ont étudié les proanthocyanidines (substances qui, selon les experts, provoquent le noircissement du tégument de la graine). En comparant les haricots Pinto SD et RD, l’équipe de M^me Dhaubhadel a constaté que les haricots RD contenaient davantage de ces substances.
• ont examiné les études des sélectionneurs de haricots de l’Université de la Saskatchewan. L’équipe a trouvé deux zones caractéristiques (dites « marqueurs ») dans le génome du haricot Pinto qui sont liées au caractère de noircissement lent souhaitable.
• ont a étudié la séquence du génome du haricot que les scientifiques ont publiée en 2014. Ces renseignements se sont avérés extrêmement utiles à l’équipe de M^me Dhaubhadel, qui savait désormais à quoi ressemblerait le gène affectant la couleur.

Tous ces renseignements ont permis d’affiner la recherche du gène en cause, c’est-à-dire qu’au lieu de chercher parmi des milliers de gènes (27 433 pour être précis), l’équipe de M^me Dhaubhadel a pu n’en retenir que quelques-uns.

Ensuite, M^me Dhaubhadel a engagé Nishat Islam, étudiante au doctorat à la Western University pour analyser les gènes situés près des deux marqueurs. Après avoir éliminé les gènes qui ne correspondaient pas aux critères voulus, il ne restait plus que six gènes. Aux fins de comparaison, elles ont cherché des gènes ayant des séquences similaires dans d’autres espèces végétales pour voir s’ils s’exprimaient dans les tissus du tégument de la graine. Cette comparaison a montré qu’un seul des six gènes était peut-être lié à la couleur du tégument de la graine — le gène « P ».

« P » signifie « pigment », et les scientifiques ont relié ce gène à la couleur chez d’autres espèces végétales. Au cours des essais, le gène « P » a réagi comme l’équipe de recherche s’y attendait : il a changé la couleur du tégument des graines.

Toujours curieuse de savoir pourquoi les haricots Pinto RD foncent plus vite que les variétés SD, M^me Dhaubhadel a poussé ses recherches et a constaté qu’un seul mésappariement dans la séquence du gène « P » entre les haricots Pinto RD et SD serait responsable de l’activité protéique plus élevée du gène « P » chez la variété RD que chez la SD.

« Il a fallu quatre ans pour trouver ce gène et résoudre l’énigme du noircissement du tégument de la graine. Le clonage du gène pour les essais a été très difficile, mais quand nous avons trouvé le bon gène, nous étions ravies. C’était un moment "Wow!" »

– Nishat Islam, doctorante et assistante de Sangeeta Dhaubhadel

Cette recherche aide les sélectionneurs à examiner la séquence des gènes plus tôt, ce qui accélère l’ensemble du processus. Avec plus d’un tiers des acres de haricots secs au Canada consacrés aux haricots Pinto (2019), ce qui vaut des millions de dollars, les sélectionneurs de haricots peuvent désormais respirer — et sélectionner — un peu plus facilement.

Principales découvertes (avantages)

• Les haricots Pinto noircissent après la récolte et l’entreposage (noircissement du tégument de la graine après la récolte).
• Les haricots Pinto plus foncés sont moins populaires parce qu’ils sont plus longs à cuire (moins pratique pour les consommateurs) et plus coûteux à transformer (plus cher pour les transformateurs). Cela cause d’importantes pertes économiques pour les producteurs et les transformateurs.
• Sangeeta Dhaubhadel, Ph. D., scientifique d’Agriculture et Agroalimentaire Canada, et son étudiante au doctorat Nishat Islam ont découvert le gène qui fait noircir les haricots Pinto avec le temps — le gène « P ». Cette découverte aide les sélectionneurs de haricots à créer plus rapidement de nouvelles variétés à noircissement lent et à cuisson plus rapide.

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Renseignements connexes

• Sangeeta Dhaubhadel, Ph. D.
• Centre de recherche et de développement de London – Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC)
• Article publié dans la revue Plants, People, Planet