Protection contre les insectes ravageurs apportée par l'expression du gène pa1 du pois chez les céréales: application du modèle du riz PA1 au blé et au maïs – CEREALPROTECT

Le laboratoire INRA-INSA de Lyon a isolé et breveté une nouvelle entomotoxine issue de la graine de petit pois, PA1b, active contre des insectes de différents. PA1b est synthétisé à partir d'une polyprotéine, PA1, dont la maturation complexe conduit aussi à la synthèse d'un autre peptide, PA1a.
Afin de protéger les grains de riz contre leur ravageur majeur, Sitophilus oryzae, des plants de riz transgéniques exprimant constitutivement les séquences codant pour la polyprotéine PA1 ou chacun de ses peptides PA1b et PA1a ont été produits au CIRAD. Les grains de riz accumulant PA1b sont protégés de façon stable et complète contre les larves et des adultes de S. oryzae. De façon inattendue, les grains des lignées n'exprimant que le peptide PA1a, ont également montré une toxicité envers S. oryzae, indiquant que PA1a, dont la toxicité n'avait pas été démontrée jusqu'ici, pourrait agir en synergie avec PA1b et constituer une nouvelle source de peptides entomotoxiques.RESUME PROJET – Description Les objectifs du projet sont (i) d'approfondir les résultats obtenus sur la protection du riz contre les ravageurs des stocks en évaluant la durabilité de la résistance conférée par PA1a et PA1b, notamment grâce à l'étude des mécanismes de régulation de ces deux peptides chez le riz; (ii) de déterminer le spectre de ravageurs majeurs du riz ciblés par l'accumulation de PA1a et PA1b dans le grain et dans les organes végétatifs et (iii) de démontrer l'applicabilité de cette stratégie à la protection du blé et du maïs vis-à-vis de leurs ravageurs.
Pour cela, nous examinerons, notamment, le rôle de la nutrition soufrée sur l'accumulation des peptides PA1a et PA1b qui sont la principale source d'acides aminés soufrés de la graine de pois. De plus, nous déterminerons, entre autre par immunolocalisation et par MALDI-TOF, les sites et le niveau d'accumulation des peptides PA1a et PA1b dans les organes reproducteurs et végétatifs des lignées de riz transgéniques exprimant ces toxines. Le niveau de protection de ces lignées transgéniques envers d'autres ravageurs des stocks et envers des ravageurs attaquant au champ les racines, les feuilles ou les tiges (rice water weevil, Lissorhoptrus oryzophilus, brown plant hopper, Nilaparvata lugens, stripped stem borer, Chilo suppressalis) sera ensuite évalué grâce à des bioessais réalisés en collaboration, par des laboratoires spécialistes. Enfin, la possibilité de transfert des résultats de résistance aux insectes, déjà obtenus chez le riz, à deux autres céréales majeures sera évaluée en introduisant dans des blés et maïs transgéniques les séquences codant pour la polyprotéine PA1 sous le contrôle d'un promoteur constitutif fort ou d'un promoteur spécifique de certains tissus, en fonction des insectes cibles choisis. L'accumulation des toxines PA1a et PA1b dans les tissus des plantes obtenues sera contrôlée en première et seconde génération et une première évaluation de la protection apportée par cette expression sera réalisée.RESUME PROJET – Resultats attendus Les résultats attendus sont la démonstration de la protection à la fois des grains et des organes végétatifs des riz transgéniques PA1 grâce à l'accumulation des peptides PA1a et PA1b, et que cette stratégie peut être appliquée aux autres céréales.
Les traitements chimiques des céréales au champ et de leurs récoltes stockées ne permettent pas de cibler tous les stades de développement des insectes ravageurs. Une alternative des plus prometteuses pourrait être l'expression dans ces plantes de protéines entomotoxiques. Or, à l'exception des toxines Cry de Bacillus thuringiensis, dont l'efficacité in planta a été démontrée il y a 20 ans, très peu de protéines entomotoxiques sont aujourd'hui disponibles. Les perspectives d'application industrielle de ces découvertes sont donc importantes, d'autant que l'origine végétale et la présence dans l'alimentation humaine des peptides PA1a et PA1b pourraient être des fa