Génomiques de récoltes

La valeur économique générée par la culture agricole au Canada provient surtout des graines. Les produits de graines couvrent une vaste gamme d’utilisations en bout de ligne : aliments, fourrage, matières premières industrielles, bioessence, produits chimiques, nutraceutiques et pharmaceutiques. Ainsi, les industries de la graine et des produits de graines contribueront de façon significative à l’économie canadienne. Par exemple, le Conseil canadien du canola estime que la valeur de l’industrie du canola s’élève à une valeur annuelle de 13,8 milliards de dollars.

L’IBP-CNRC se concentre sur les systèmes des cultures oléagineuses comme le canola, le colza et le lin. Plus récemment, des recherches sur les légumineuses ont été entreprises en collaboration avec l’Université de la Saskatchewan pour améliorer des variétés de pois chiches, de lentilles, de fèves et de pois.

L’IBP-CNRC est financé à partir d’une variété de sources de financement, y compris le programme d’Initiative en génomique et en soins de santé (IGS), le Gouvernement de la Saskatchewan et Genome Canada pour appliquer les outils de génomique pour la compréhension du développement de la graine et des processus métaboliques. Les progrès de recherche en génomique fournissent de nouvelles opportunités pour la reproduction des plantes, où la liaison des gènes à des traits particuliers de graines peut mener à des résultat plus efficaces et prévisibles dans des programmes de reproduction. Ces projets ont aussi eu pour résultat l’identification de gènes spécifiques pouvant être utilisés pour l’amélioration des cultures via des technologies transgéniques ou des programmes de sélection. 

L'IBP-CNRC se concentre sur les systèmes des cultures oléagineuses comme le canola, le lin et la camélina. Un investissement considérable a été consacré à la génération de ressources en génomique pour les espèces de Brassica représentant plusieurs cultures importantes, y compris le canola (B. napus, B. rapa), le colza industriel (B. napus), et la moutarde (B. juncea). De plus, l'IBP-CNRC est impliqué dans des efforts de développement de nouvelles cultures de graines de crucifères à partir de   Camelina sativa et Brassica carinata.

L’IBP-CNRC a produit une banque de données complète de séquences génomiques exprimées (SGE) et de microréseaux d’ADN spécifiques à Brassica, les outils clés dans l’étude des processus de graines en développement. Avec l’acquisition de séquençage d’ADN de prochaine génération et en collaboration avec plusieurs partenaires du secteur publique et de l’industrie, l’IBP est maintenant impliqué dans le séquençage d’espèces de Brassica et de lin. En plus de ces ressources en génomique, la protéomique, la métabolomique, la bioinformatique et les technologies transgéniques sont employées à l’IBP-CNRC pour développer une compréhension intégrée des processus biologiques qui ont lieu dans les graines de Brassica. Les objectifs généraux consistent à améliorer la qualité, la composition et la qualité de l’huile; le rendement grainier; la résistance à la sécheresse, l’efficacité dans l’utilisation des ressources, la vigueur des pousses; et la valeur nutritive du tourteau. 

Grâce aux divers programmes de recherche sur les graines, l'équipe de l'IBO-CNRC a identifié plusieurs nouveaux éléments génétiques qui affectent de manière importante le rendement et la qualité de la graine. Les chercheurs de l'IBP-CNRC ciblent maintenant l'exploration et la quantification des effets positifs de plusieurs de principaux gènes candidats. Par exemple, un gène de hydroxystéroïde déhydrogénase récemment identifié a démontré un potentiel en tant que moyen d'améliorer la croissance, le rendement et la tolérance au stress de la plante (Li et al, 2007, A putative hydroxysteroid dehydrogenase involved in regulating plant growth and development. Plant Physiol. 145(1):87-97)

De plus, les chercheurs de l'IBP-CNRC ont découvert que les plantes transgéniques comportant une expression excessive du gène glycerol-3-phosphate déhydrogénase peuvent être cultivées dans des conditions de niveau limité de phosphore. Cette technologie, si confirmée dans des conditions de champ, représente un nouveau moyen de modifier les cultures pour une utilisation plus efficace des phosphates, réduisant ainsi les coûts des intrants. De plus, une baisse dans l'application de produits fertilisants phosphatés pour un rendement comparable adresserait certains des préoccupations environnementales associées aux pratiques agricoles modernes. 

L'IBP-CNRC effectue aussi de la recherche en génomique du lin en utilisant une gamme semblable d'outils et d'expertise. La ressource NAPGEN, un inventaire complet de séquences génétiques dérivées d'espèces végétales produisant des produits naturels d'amélioration de la santé, est aussi largement composée de SGE du lin.

Programmes et projets sur Brassica

Programme de l'IGS-CNRC

L'Initiative en génomique et en santé du Conseil national de recherches Canada (IGS-CNRC) a été fondée en 1999 pour permettre à une variété de régions et de secteurs industriels canadiens de se prévaloir des avantages révolutionnaires en recherche sur la génomique et la santé. Grâce à cette initiative, le CNRC effectue des contributions clé à des efforts nationaux pour exploiter les nouveaux développements en génomique et en santé. Ces développements ont été atteints en misant sur l'expertise des instituts de recherche en biotechnologique du CNRC, ainsi que sur des réseaux régionaux d'innovation à travers le pays.

L'IGS-CNRC a financé des efforts de génomique à l'IBP-CNRC sur une période de plusieurs années. Récemment, le financement a été accordé pour la 4e phase d'un programme sur la génomique de Brassica, qui est prévu débuter en avril 2008.

Des informations sur les diverses phases du programme son disponibles en cliquant sur les liens suivants :
Phase 1 (1999-2002)
Phase 2 (2002-2005)
Phase 3 (2005-2008)

Génome Canada / Projets du centre de génomique

L'IBP-CNRC a contribué à la réussite de deux projets de Génome Canada, tous deux gérés par Génome Prairie : la Génomique fonctionnelle du stress abiotique (FGAS) et le projet Accroître la valeur du canola par la génomique (ECTG). L'IBP-CNRC est maintenant co-chef de file dans le projet Conception d'oléagineux pour les marchés de l'avenir (DOTM) géré par Génome Alberta.

"Accroître la valeur du canola par la génomique" 9,0M$ (2003-06)

Ce projet de phase 2 de Génome Canada et Génome Prairie est mené par l'IBP-CNRC en collaboration avec Agriculture et Agroalimentaire Canada. Le projet Accroître la valeur du canola par la génomique a pour but de développer des outils de génomique pour l'étude du développement et de la composition de la graine chez les cultures oléagineuses de Brassica. Pour plus d'information, cliquez ici.  

"Conception d'oléagineux pour les marchés de l'avenir" 14,8M$ (2006-10)

Ce projet de phase 3 de Génome Canada et Génome Alberta est mené par l'Université de l'Alberta et l'IBP-CNRC. Le projet représente une dissection stratégique complète en génomique fonctionnelle de la qualité des graines chez Brassica (canola et espèces reliées), ciblant le développement de la couleur de tégument jaune et la réduction de fibres et de composantes antinutritives pour améliorer la qualité du tourteau. Le projet DOTM comporte un budget de 14,8 millions de dollars sur une période de 4 ans, à partir du 1er juin 2006. En plus d'un consortium international allemand et de l'IBP-CNRC, sept institutions de recherche canadienne sont impliquées dans le projet (AAC, Alberta Research Council, l'Université de l'Alberta, l'Université de la Colombie-Britannique, l'Université de Calgary, l'Université du Manitoba et l'Université de la Saskatchewan). Trois agents de recherche de l'IBP-CNRC contribuent à ce projet en tant que chercheurs principaux. Les plates-formes technologiques de l'IBP-CNRC (technologies de cellules végétales, séquençage de l'ADN, bioinformatique, établissement de profils d'hormones et protéomique) fournissent aussi des services à ce projet. Pour plus d'information, cliquez ici.

"Amélioration de la teneur en huile de Brassica" COAI

Le projet du COAI, qui a débuté en avril 2007, est une collaboration de l'Université de l'Alberta. Ce projet de trois ans est financé par les provinces de l'Alberta et de la Saskatchewan et co-géré par Génome Alberta et Génome Prairie, avec une somme d'environ 700 000 $ consacré directement à l'appui des chercheurs de l'IBP-CNRC pour la durée du projet.

Parmi les principaux objectifs de la recherche se retrouvent :

(1) la caractérisation des facteurs génétiques clé responsables de la régulation de la taille de l'embryon et de la graine, (2) l'étude du transcriptome de l'embryon et de l'endosperme de Brassica afin de développer un aperçu des interactions dans l'embryon, l'endosperme et le tégument en développement et (3) une meilleure compréhension du rôle du tégument comme facteur dans l'entreposage d'huile, menant ainsi à de nouvelles stratégies d'augmentation de la teneur en huile du canola.

Le projet international de séquençage de B. rapa

Ce projet a pour but le séquençage du génome de B. rapa, l'un des parents de B. napus. En collaboration avec AAC, l'IBP-CNRC a contribué au séquençage d'extrémités de BAC pour environ 27 000 clones. La Corée du Sud, la Chine, le Royaume-Uni, l'Allemagne et l'Australie comptent parmi d'autres pays contribuant à la phase 1. Certains de ces pays ont initié le séquençage de 5 chromosomes. En collaboration avec AAC, l'IBP-CNRC entreprendra le séquençage de deux chromosomes de B. rapa. Pour plus d'information, cliquez ici.

Ressources en génomique sur Brassica

Les ressources en génomique sur Brassica ont été développées grâce à du financement du programme d'Initiative en génomique et en santé (IGS) et des projets de Génome Canada/Prairie/Alberta, Accroître la valeur du canola par la génomique (ECTG) et Conception d'oléagineux pour les marchés de l'avenir (DOTM).

Les SGE de Brassica

L'IBP-CNRC a généré plus de 430 000 SGE de Brassica. Ces SGE ont été soumises à la banque de données GenBank, qui constitue la plus grande contribution à la banque publique de données sur l'ADN. Les SGE ont été intégrées aux SGE de l'AAC et sont accessibles à partir d'ici.

Biopuces de Brassica

L'IBP-CNRC est impliqué dans le développement de deux types de biopuces pour les études sur l'expression génétique.

La biopuce d'ADNc de Brassica a été développée en collaboration avec l'IRB-CNRC, à partir d'environ 60 000 SGE en provenance surtout de graines de Brassica. L'analyse de ces séquences a permis l'identification de 10 642 unigènes utilisés dans la préparation d'un réseau ciblé d'ADNc de graines. Un ensemble de 10 642 paires d'amorces PCR a été conçu, et les amplicons correspondants ont été produits en conjonction avec les contrôles pertinents. Les essais de contrôle de la qualité les plus importants ont produit des résultats satisfaisants pour l'utilisation de ces microplaquettes dans des expériences biologiques.

La biopuce à oligonucléotide 90K de Brassica est en voie de développement avec AAC à l'aide de la technologie CombiMatrix. Le premier prototype a été complété avec succès et maintenant à l'étape des tests de validation pour assurer qu'il puisse être réutilisé. Cette biopuce devrait être disponible aux chercheurs de Brassica tôt en 2008. Cliquez ici pour vérifier les mises à jour.

Information pertinente

Instituts:

• Institut de biotechnologie des plantes du CNRC