On utilise des agents physiques ou chimiques pour induire artificiellement des modifications héréditaires chez les plantes. Les rayonnements ionisants sont un agent physique couramment utilisé pour traiter les graines et d’autres types de matériel végétal des cultures afin d’induire des mutations héréditaires.
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Induction de mutations
Les moyens naturels d’induction de la diversité génétique ont été utilisés depuis des milliers d’années pour améliorer les principales cultures vivrières. La fréquence de ces mutations est cependant insuffisante pour répondre aux besoins actuels. La découverte de la possibilité d’induire des mutations à l’aide de mutagènes (agents qui modifient le matériel génétique d’un organisme) physiques et chimiques constitue l’une des avancées les plus importantes dans l’histoire de la génétique. L’induction de mutations, ainsi que la détection des mutations, un élément clé de la sélection par mutation, est un outil important utilisé par les phytogénéticiens depuis plus de 70 ans pour accroître la diversité génétique des plantes et mettre au point de nouvelles lignées de mutants ayant des caractéristiques améliorées.
En collaboration avec la FAO, l’AIEA aide les États Membres à élaborer et à adopter des technologies basées sur le nucléaire qui optimisent les pratiques d’induction de mutations dans le but d’intensifier la production végétale et de préserver les ressources naturelles.
L’irradiation pour induire des modifications génétiques héréditaires
Qu’elles soient spontanées ou induites, les mutations résultent généralement de délétions, d’inversions, de translocations de chromosomes à grande échelle, ou de mutations ponctuelles (un type de mutation qui entraîne une seule modification, insertion ou délétion de matériel génétique) dans l’ADN. Les mutagènes physiques entraînent le plus souvent des modifications de chromosomes et des délétions importantes d’ADN, alors que les mutagènes chimiques donnent généralement lieu à des mutations ponctuelles.
Le degré de mutation dépend également du tissu, ainsi que du dosage et de la durée de l’exposition. Les mutations de l’ADN sont généralement celles qui intéressent le plus les généticiens. Cependant, les mutations qui modifient la structure des chromosomes pour augmenter le nombre de recombinaisons génétiques (la production de descendants ayant des combinaisons de caractéristiques différentes de celles des deux parents) et rompre les liaisons indésirables sont également très utiles.
Les mutagènes physiques, qui sont pour la plupart des rayonnements ionisants, peuvent permettre de multiplier le taux de mutation naturel par 1 000 à 1 million, et sont fréquemment utilisés pour induire des modifications génétiques héréditaires. Plus de 70 % des variétés végétales mutantes créées et diffusées ont été mises au point grâce à des mutagènes physiques. Depuis les années 1960, les rayons gamma sont devenus l’agent mutagène le plus fréquemment utilisé dans le domaine de l’amélioration des plantes par mutation.
Les graines ou d’autres propagules (comme le pollen, les spores ou les boutures) sont généralement exposées pendant quelques secondes ou quelques minutes à une source de cobalt 60, ou irradiées aux rayons X. Des plantes entières ou des plants peuvent également être irradiés dans une serre ou un champ à rayonnement gamma, un processus connu sous le nom d’irradiation chronique. Si les mutations induites ne sont pas réparées par les propres mécanismes de réparation des cellules, on obtient une mutation héréditaire.
Au cours des deux dernières décennies, le rayonnement aux faisceaux d’ions est devenu un mutagène efficace et unique. D’autres types de mutagènes utilisés pour l’irradiation, à savoir les rayons X, les particules alpha et bêta, les neutrons rapides ou les ultraviolets, se sont également révélés utiles pour l’induction de mutations chez les plantes, soit pour des types de matériaux spécifiques, soit dans le cadre d’objectifs particuliers. On peut par exemple mentionner l’utilisation de neutrons rapides pour induire une délétion à grande échelle de matériel génétique.
