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Est-il possible d'extraire du matériel de culture tissulaire à partir d'une graine ?


Voici le problème : la culture tissulaire est un clonage, et toutes les plantes de la même plante mère sont identiques. D'autre part, les plantes issues de graines sont toutes différentes. Si les plantes mères sont génétiquement diverses (pas consanguines), la croissance à partir de graines est la meilleure chose à long terme.

Le problème commence lorsque certaines plantes ont un faible taux de germination ou sont difficiles à faire pousser à partir de graines. Nous voulons faire pousser un grand nombre de plantes aussi vite que la culture tissulaire, mais nous voulons de la diversité. Supposons que la plante puisse produire un grand nombre de graines ou au moins les produire facilement.

Pouvons-nous extraire des cellules de la graine et les faire croître via une culture tissulaire ? Quelle partie de la graine doit être utilisée et en quoi est-elle différente de l'utilisation de parties végétatives telles que le méristème apical ?


Oui. C'est assez courant, dans la mesure où cela est fait par certains sélectionneurs amateurs. Voir en.wikipedia.org/wiki/Embryo_rescue Cependant, autant que je sache (je ne suis pas un expert), cela ne serait pas fait pour élever des multitudes de plantes, comme la culture tissulaire.

Il est plutôt utilisé dans l'hybridation, où vous espérez produire des hybrides à partir de plantes qui ne s'hybrident pas facilement. Vous sauveriez généralement un certain nombre d'embryons, les cultiverez jusqu'à maturité, puis utiliseriez peut-être la culture tissulaire pour propager en masse ceux qui ont des caractéristiques intéressantes.


Le distillat de cannabis est un type d'extrait de marijuana qui, comme son nom l'indique, a subi une distillation. Une méthode pour ce faire est la distillation à court trajet. Cette méthode enlève tout le cannabis à l'exception du composé de base, connu sous le nom de distillat de cannabis. Les distillats n'ont ni saveur, ni goût, ni arôme.

C'est ici que les choses se compliquent. Tous les distillats de cannabis sont des huiles, cependant, toutes les huiles de cannabis ne sont pas des distillats. L'huile de cannabis n'est un distillat que si elle a été débarrassée de toutes les autres matières, à l'exception d'une.

Bien que les distillats manquent de terpènes et d'autres saveurs et arômes naturels, ils sont toujours très puissants.


Qu'est-ce que la culture tissulaire et son importance dans les plantes?

La production de nouvelles plantes à partir d'un petit morceau de tissu végétal ou de cellules prélevées sur les pointes de croissance d'une plante dans un milieu de croissance approprié est appelée culture tissulaire ou solution de culture. Dans ce processus, le milieu de croissance ou la solution de culture est très important car il est utilisé pour la croissance de tissus végétaux car il contient divers nutriments végétaux sous forme de «gelée» connue sous le nom de gélose et d'hormones végétales nécessaires à la croissance des plantes.
Le processus de culture tissulaire pour produire de nouvelles plantes est le suivant :
1. Un petit morceau de tissu végétal est prélevé au point de croissance de la plante ou à l'extrémité de la plante et placé sur une gelée stérile qui contient des nutriments et des hormones végétales. Les hormones provoquent la division rapide des cellules du tissu végétal, produisant de nombreuses cellules qui forment une masse informe appelée « callosité ».
2. Le cal est ensuite transféré dans une autre gelée contenant des hormones végétales appropriées qui stimulent le développement des racines du cal.
3. Le cal aux racines développées est ensuite mis sur une autre gelée contenant différentes hormones qui stimulent le développement des pousses.
4. Le cal comportant des racines et des pousses se sépare en de minuscules plantules. De cette façon, de nombreuses petites plantules sont produites à partir de quelques cellules ou tissus végétaux originaux.
5. Les plantules ainsi produites sont transplantées dans des pots ou de la terre où elles peuvent pousser pour former des plantes matures.
Quelle est la progéniture d'une graine et d'un clone ?
Nous savons que les graines sont produites en raison de la reproduction sexuée des plantes et que chaque graine possède son propre matériel génétique qui est unique par rapport aux autres graines et également à la plante mère. Généralement, les plantes de culture tissulaire sont des boutures ou des clones micropropagés, génétiquement identiques à la mère et à toutes les plantes filles.

Pourquoi ne devrions-nous pas dormir sous un arbre la nuit ?
Utilisation de la technique de culture tissulaire
La technique de la culture tissulaire est de plus en plus utilisée pour la production de plantes ornementales comme les orchidées, le dahlia, l'œillet, le chrysanthème, etc. La production de plantes par la méthode de la culture tissulaire est également connue sous le nom de micropropagation car une petite quantité de matériel végétal est utilisée.

Avantages de la culture tissulaire
1. La culture tissulaire est une technique très rapide. Des milliers de plantules peuvent être produites en quelques semaines à partir d'une petite quantité de tissu végétal.
2. Les nouvelles plantes produites par culture tissulaire sont indemnes de maladie.
3. La culture de tissus peut faire pousser des plantes toute l'année, indépendamment du temps ou de la saison.
4. Très peu d'espace est nécessaire pour développer de nouvelles plantes par culture tissulaire.
5. Il aide à accélérer la production de nouvelles variétés sur le marché.
6. Dans le cas de l'industrie de la pomme de terre de semence, cette technique aide à maintenir et à établir un stock exempt de virus.
Ainsi, nous avons compris que la culture tissulaire est une technique importante pour transformer des plantes avec de nouveaux gènes.


'Dans 10 ans, facilement 30% du marché des arômes pourrait être fabriqué à partir de produits biotechnologiques…’ La biologie synthétique et l’avenir de l’arôme

Elaine Watson (à gauche) de FoodNavigator-USA (à gauche) avec Casey Lippmeier de Conagen (au centre) et Kathy Oglesby de Blue California (à droite)

Mais est-il toujours judicieux d'extraire les arômes des plantes si vous pouvez les produire de manière plus efficace - et plus durable - via la fermentation microbienne, et à quoi pourrait ressembler la production d'arômes d'ici la fin du 21ème siècle ?

À quoi ressemblera l'industrie des arômes en 2099 est une énigme, "Mais si vous regardez les 10 prochaines années, facilement 30% du marché des arômes pourraient être fabriqués à partir de produits biotech", a dit La Californie bleue ​​responsable des saveurs et parfums Katy Oglesby lors d'un panel modéré par FoodNavigator-USA au virtuel Conférence SynBioBeta sur l'alimentation et l'agriculture​ cette semaine.

« Le temps de la biotechnologie est vraiment maintenant. »

Finalement, "plus de 100 % du marché actuel pourrait être desservi par la biologie synthétique », ​ajout d'un autre panéliste Casey Lippmeier, vice-président innovation chez spécialiste de la biologie synthétique Conagène​​, qui fournit les produits scientifiques qu'elle vend directement ou via des sociétés affiliées telles que Blue California, Sweegen et BASF.

À ceux qui se demandent si les mathématiques de Lippmeier sont un peu erronées, il a clarifié : « Laissez-moi vous expliquer ce que je veux dire par là… Le problème avec la biologie synthétique, c'est qu'en plus de fabriquer toutes les merveilleuses molécules qui existent dans la nature, vous pouvez également en créer de toutes nouvelles… et bien sûr, vous effectuez tous les tests de sécurité, mais à la fin de la journée, ils pourraient fournir des solutions de saveurs très intéressantes - et en particulier de parfums - qui n'existent pas actuellement aujourd'hui, c'est donc de là que vient le "plus de 100%".

Le sweet spot pour la biologie synthétique dans la production d'arômes​

En pratique, bien sûr, a déclaré Lippmeier, cela n'aurait aucun sens de produire tous​ arôme dans une cuve de fermentation aujourd'hui, même si la technologie est déjà là pour créer un grand nombre d'arômes de cette façon : "Pour être clair, je n'essayais pas de suggérer que nous allons déplacer tousextraits botaniques, je ne vois pas ça​.”


MATIÈRES PREMIÈRES AGRICOLES

Les nouvelles applications de la biotechnologie conduisent à des améliorations notables du rendement et de la productivité des plantes cultivées et des animaux (Jaworski, voir l'article dans ce volume). Les cultures peuvent être spécifiquement améliorées pour des attributs fonctionnels, tels que la nutrition, la saveur, la texture et la transformabilité. Ces améliorations se traduisent par une valeur ajoutée pour le transformateur alimentaire ainsi que pour le consommateur.

Plantes cultivées

La figure 3 donne une perspective de l'industrie alimentaire de la biotechnologie végétale. Cette discussion se concentre sur trois domaines : le rôle central des stratégies de sélection modernes dans le développement des cultures, les nouveaux outils génétiques et leur influence sur les stratégies de sélection, et les attributs fonctionnels des cultures ainsi que le concept de génétique et de valeur ajoutée côté utilisation.

FIGURE 3

Biotechnologie végétale - perspective de l'industrie alimentaire.

Stratégies d'amélioration génétique. La plupart des approches contemporaines de l'amélioration des cultures sont centrées sur des stratégies de sélection modernes qui utilisent un large éventail d'outils génétiques et de ressources génétiques pour générer de la variabilité et de la diversité génétiques pour les caractères d'intérêt et pour construire des génotypes avec de nouvelles combinaisons de gènes à partir desquels de nouvelles variétés végétales sont développées, puis sélectionnés à travers une série d'essais et d'évaluations. Pour être efficaces dans leur rôle stratégique critique, les sélectionneurs contemporains doivent maîtriser l'application d'un éventail de techniques génétiques, y compris plusieurs nouvelles technologies qui ne sont que maintenant intégrées dans les programmes de sélection végétale. Ces technologies ont entraîné une réorientation spectaculaire de l'approche des sélectionneurs de plantes à l'introduction de nouveaux gènes dans les variétés existantes et ont considérablement élargi les sources potentielles d'accès à de nouveaux gènes utiles. Les ressources génétiques conventionnelles, y compris les précieuses populations de plantes sauvages, resteront la principale source de gènes. Les techniques qui facilitent le transfert de gènes intergénériques augmenteront l'importance de ces ressources de matériel génétique. Cependant, l'accessibilité aux gènes de l'extérieur du règne végétal (par exemple, des bactéries et des animaux) est désormais possible et nécessitera que les sélectionneurs adoptent une perspective interdisciplinaire plus large.

De nouveaux systèmes d'hybridation pour la production de graines hybrides sont en cours de développement, ils impliquent la manipulation au niveau cellulaire des génomes organellaires pour la stérilité mâle cytoplasmique (Cocking, 1985) et l'introduction de gènes contrôlant l'auto-incompatibilité (Nasrallah et Nasrallah, 1985). De nouveaux schémas de production de semences hybrides ont également été développés, ils impliquent des lignées parentales clonées produites par des techniques de culture tissulaire (Lawrence et Hill, 1982, 1983). La capacité de cloner des plantes à grande échelle par embryogenèse somatique (Lawrence, 1981) et encapsulation pour former des graines synthétiques (Lutz et al., 1985 Redenbaugh et al., 1986) permet de produire des cultures à partir de génotypes uniques, qui ne peuvent pas être reproduits économiquement par les graines. Ainsi, de nouvelles options pour l'établissement des cultures doivent être envisagées dans l'élaboration de stratégies de sélection.

Les programmes de sélection végétale font un large usage des essais et des évaluations, généralement dans des serres et des parcelles de terrain, pour la caractérisation des génotypes et pour faire des sélections qui seront soumises à l'avancement de la sélection ou libérées pour un usage agricole. Plusieurs outils de diagnostic sont en cours de développement qui permettent d'effectuer des évaluations et des sélections en laboratoire (Frey, 1984). Ces outils comprennent l'analyse des isozymes et des sondes d'ADN d'électrophorèse des protéines, des marqueurs moléculaires, des polymorphismes de longueur de fragment de restriction (RFLP) et des immunodiagnostics. Les applications de ces techniques en sélection végétale sont utiles pour atteindre plusieurs objectifs : (1) sélection de caractères quantitatifs (2) identification variétale et contrôles de pureté des lots de semences (3) dépistage de caractères qualitatifs par le biais de marqueurs (4) variété et caractérisation du génotype pour les demandes de brevet et de certificat de protection des obtentions végétales (5) prédictions de la capacité de combinaison pour améliorer la productivité de la sélection et (6) caractérisation de l'expression des gènes introduits par des techniques moléculaires (Frey, 1984).

Nouvelles techniques génétiques. Plusieurs des nouvelles techniques génétiques actuellement appliquées à la sélection végétale étendent considérablement le potentiel de manipulation génétique des cultures avec une efficacité et une précision accrues. Ces technologies comprennent la variation somaclonale, la génétique des cellules somatiques, la culture de gamètes, la fusion de protoplastes et les approches moléculaires du transfert de gènes (Figure 3).

Bien qu'un effort de recherche considérable en biologie cellulaire et moléculaire fondamentale ait été nécessaire pour développer ces techniques en tant qu'outils génétiques pratiques, leur valeur stratégique dans la sélection doit être considérée dans le contexte des objectifs de sélection spécifiques pour une culture particulière. Un programme d'amélioration des cultures réussi nécessitera généralement un équilibre dans l'utilisation d'approches plus conventionnelles avec des résultats prévisibles, combinées à des outils plus avancés avec des risques plus élevés et une utilité moins prévisible. Les deux nécessitent une définition claire des caractères ciblés pour l'amélioration et une évaluation minutieuse de leur valeur commerciale.

Toutes les techniques suivantes reposent fortement sur la capacité universelle des cellules et tissus végétaux à être cultivés et manipulés dans vitro. La littérature sur ce sujet constitue une vaste base de connaissances. La valeur de la culture cellulaire et tissulaire végétale réside dans la capacité non seulement d'accéder à des stratégies génétiques moléculaires et cellulaires, mais aussi de les utiliser de manière pratique. La clé est la capacité de régénérer des plantes intactes contenant de nouvelles capacités génétiques qui peuvent être liées à la sélection végétale conventionnelle - le mécanisme permettant d'obtenir une valeur commerciale.

La variation somaclonale est un phénomène couramment observé chez les plantes régénérées à partir de cellules ou de tissus cultivés dans vitro. On pense que la variabilité génétique obtenue est une combinaison de changements génétiques survenus dans les tissus végétaux originaux ou de mutations induites dans le cycle de culture tissulaire. Evans et Sharp (1986) ont passé en revue les aspects uniques du processus de variation somaclonale et son utilité pratique dans la sélection végétale. Ces aspects sont les suivants : (1) La fréquence de la variation génétique est significativement plus élevée que la mutation spontanée. (2) Les mosaïques génétiques se produisent à faible fréquence. (3) Un variant somaclonal peut généralement être génétiquement stabilisé en une génération. (4) Les modifications génétiques délétères sont généralement éliminées par la rigueur de l'événement de régénération. (5) Des modifications génétiques cytoplasmiques ont été observées. (6) Des allèles mutants dominants et récessifs sont générés. La variation somaclonale apparaît donc comme une méthode efficace pour générer une variabilité génétique utile dans plusieurs plantes cultivées, notamment la tomate (Evans et Sharp, 1983) et le blé (Larkin et al., 1984).

Récemment, Scowcroft et ses collègues (1985) ont rendu compte de l'analyse génétique et moléculaire des variantes somaclonales du blé. Ils ont observé de nombreux changements génétiques : augmentation de la ploïdie, réarrangements chromosomiques bruts, translocations et substitutions de nucléotides uniques. De nouvelles variantes impossibles à obtenir par d'autres approches ont été observées pour plusieurs loci génétiques. De plus, une fréquence élevée de translocation entre les chromosomes s'est avérée être un mécanisme utile pour introgresser des gènes étrangers dans des variétés commerciales. Évidemment, dans certaines conditions, le cycle de culture cellulaire peut ressembler à un tremblement de terre génomique et peut générer un large éventail de variations.

Les méthodes de génétique des cellules somatiques reposent également sur la variabilité générée par la culture cellulaire. Une étape supplémentaire est incluse pour permettre la sélection de traits spécifiques au niveau cellulaire. Cette approche a été utile dans la génération de caractères de tolérance aux agents de sélection toxiques, tels que les herbicides (Miller et Hughes, 1980 Shaner et Anderson, 1985), les analogues d'acides aminés (Harms et al., 1982) ou les toxines d'agents pathogènes ( Carlson, 1973 Gengenbach et al., 1977).

Horsch et al. (1987) ont récemment démontré l'intérêt de l'approche génétique des cellules somatiques dans le génie génétique de la résistance des plantes à l'herbicide glyphosate. Une fois isolée, à la suite d'une amplification de 20 fois du gène, une cellule d'hybride de pétunia tolérante au glyphosate s'est avérée surproduire l'enzyme (EPSP synthase) responsable de la tolérance. Un clone d'ADNc codant pour l'enzyme a été isolé à partir d'une banque d'ADNc de la lignée cellulaire tolérante et utilisé pour transformer des lignées sensibles aux herbicides en lignées cellulaires tolérantes.

La culture de gamètes peut être utilisée pour générer des haploïdes et des haploïdes doublés pour le développement rapide de lignées de reproduction homozygotes (Baenziger et al., 1984). Plusieurs nouvelles variétés de riz, de tabac et d'orge ont été développées avec d'autres techniques de culture.

Les techniques de fusion de protoplastes sont utilisées pour produire des hybrides somatiques en contournant les barrières sexuelles habituelles entre les espèces et en générant ainsi de nouvelles combinaisons de gènes (par exemple, des combinaisons intergénériques). Dudits et Praznovszky (1985) ont montré que la production d'hybrides asymétriques par fusion avec des protoplastes irradiés est une technique efficace pour créer de nouvelles combinaisons de gènes parmi des espèces végétales éloignées. L'utilisation de protoplastes pour substituer ou échanger des cytoplasmes pour générer des lignées cytoplasmiques mâles stériles (CMS) est d'une grande valeur pratique pour les phytogénéticiens. Cette approche est une alternative viable aux générations de rétrocroisements habituellement nécessaires pour convertir une lignée fertile en lignée CMS. Les techniques de fusion permettent d'autres approches de manipulation génétique des organites (par exemple, la recombinaison) les organites sont pour la plupart inaccessibles pour l'amélioration génétique avec les méthodes de sélection conventionnelles.

La technologie de transfert de gènes offre la manipulation la plus précise des traits génétiques. La plupart des plantes cultivées peuvent désormais être transformées efficacement soit par Agrobactérie- transfert de gène médié (Horsch et al., 1985), transfert direct d'ADN par captation dans les protoplastes (Potrykus et al., 1985), ou microinjection (Crossway et al., 1986). L'utilité pratique du transfert moléculaire de gènes spécifiques et de leur intégration stable dans le génome de la plante a été clairement démontrée (Jaworski, voir article dans ce volume). Cette technologie étend considérablement la gamme de sources de gènes au-delà de la portée de la sélection conventionnelle et ajoute une nouvelle dimension aux stratégies d'amélioration des cultures. Ces sources comprennent des gènes viraux (par exemple, la protéine d'enveloppe du virus de la mosaïque du tabac) exprimés dans les plantes pour conférer une résistance, , EPSP synthase) pour la tolérance aux herbicides (Comai et al., 1983) et les gènes d'insectes (par exemple, la luciférase) pour le suivi visuel et l'expression des gènes transférés dans situation (Ow et al., 1986). La capacité de contrôler l'expression correcte des gènes introduits est essentielle à l'utilité de cette technologie. Plusieurs rapports récents sont encourageants à cet égard. Un gène de protéine de stockage de graines de haricot transféré au tabac s'est avéré être correctement exprimé d'une manière tissu-spécifique dans les graines de tabac (Sengupta-Gopalan et al., 1985). Il a été démontré que les séquences régulatrices des protéines de stockage des graines de légumineuses et un groupe de gènes de protéines non graines fonctionnent correctement lorsqu'elles sont transférées au tabac. Il est prudent de supposer que l'introduction et l'expression de routine de gènes étrangers dans les plantes sont à portée de main. Ce qui n'est pas si avancé, c'est la connaissance des gènes qui déterminent les attributs fonctionnels des plantes cultivées à usage alimentaire.

Génétique des attributs fonctionnels. La recherche sur les attributs fonctionnels des cultures a été sérieusement négligée. De loin, la part du lion de la recherche fondamentale et appliquée pour l'amélioration des cultures a été liée au côté production : traiter les caractéristiques agronomiques, y compris la résistance aux maladies et aux insectes, les facteurs biochimiques influençant le rendement et la tolérance au stress et aux herbicides. Cette génétique du côté de la production ou de l'offre affecte l'approvisionnement, la disponibilité et le coût des matières premières. D'autre part, la génétique de l'utilisation ou de la valeur ajoutée détermine la transformabilité, la nutrition, la commodité et la qualité de nos matières premières et produits alimentaires. L'industrie alimentaire a traditionnellement commencé avec des matières premières de base, par exemple le blé, le maïs et le riz (Figure 3), et la valeur ajoutée grâce à la technologie de transformation pour développer des produits de consommation. Nous entrons maintenant dans une ère de l'industrie alimentaire où l'accent sera davantage mis sur la valeur ajoutée plus loin dans la chaîne alimentaire. Bien que cela soit facilité par les nouveaux outils génétiques discutés ci-dessus, cela est sévèrement limité par notre manque actuel de compréhension des attributs fonctionnels au niveau biochimique. De plus, de nombreux traits d'attribut fonctionnels sont multigéniques, ce qui complique les stratégies génétiques pour leur amélioration. Malgré ces limitations, nous pouvons nous attendre à voir une plus grande importance accordée aux matières premières issues de cultures qui seront génétiquement adaptées au transformateur alimentaire et au consommateur.

Une démonstration claire de ceci a été le travail récent avec des tomates à haute teneur en solides. L'augmentation de la teneur en solides des tomates de 5 % de solides à 6 % de solides a une valeur dans l'industrie de la tomate transformée d'une valeur de 80 à 100 millions de dollars par an. Plusieurs approches sont en cours, mais à ce jour, seule la lignée de variantes somaclonales de DNA Plant Technology, appelée DNAP-9 (Certificate of Plant Variety Protection No. 8400146), a été publiée. DNAP-9 a été dérivé de UC82B, une variété de transformation standard à pollinisation libre, en régénérant des plantes à partir de tissus cultivés. Les données soumises avec la demande DNAP déposée en août 1984 indiquent que la seule différence principale est une augmentation des solides solubles d'environ 20 % par rapport à celle de l'UC82B. Bien que cela semble démontrer l'utilité de l'approche de variation somaclonale, DNAP-9 peut ne pas être compétitif avec F récemment développé1 hybrides, qui ont des rendements plus élevés et une teneur à peu près équivalente en solides. DNAP et d'autres sociétés évaluent d'autres hybrides dérivés de variantes somaclonales. Les approches génétiques moléculaires pour augmenter les solides solubles dans les tomates n'ont pas encore fait de progrès.

L'effet des allèles mutants sur le métabolisme des glucides est bien documenté (Shannon et Garwood, 1984). Avec les technologies génétiques en cours de développement, il devrait être possible de manipuler spécifiquement le métabolisme des glucides dans les cultures céréalières au niveau moléculaire. Des exemples d'applications dans l'industrie alimentaire sont une texture et des propriétés de cuisson améliorées du riz, une douceur et une sensation en bouche améliorées, par exemple, l'onctuosité du maïs sucré, et les caractéristiques anti-rassissement des farines de blé pour les produits de boulangerie. Dans une perspective quelque peu différente, il devrait être possible d'améliorer la texture des fruits et légumes en inhibant l'expression de la cellulase et de la pectinase au cours de la maturation (Wasserman et al., 1986).

Plusieurs stratégies sont poursuivies pour améliorer l'équilibre en acides aminés essentiels des céréales et des légumineuses nécessaires à l'alimentation humaine et animale. En règle générale, les céréales sont déficientes en lysine et les légumineuses sont déficientes en acides aminés soufrés, en méthionine et en cystéine. Schaeffer (1986) et Hibberd et al. (1986) ont rapporté l'utilisation de la génétique des cellules somatiques pour sélectionner des cellules résistantes aux analogues d'acides aminés et qui surproduisent les acides aminés déficients. Il a été démontré que les plants de maïs et de riz régénérés à partir de ces cellules ont des niveaux plus élevés d'acides aminés spécifiques dans le grain. Les approches moléculaires progressent également. Larkins (1987) a signalé que plusieurs laboratoires modifient les gènes des protéines de stockage des graines en insérant des séquences spécifiques ou en effectuant des substitutions de bases spécifiques pour produire des protéines de stockage des graines endogènes contenant des niveaux plus élevés d'acides aminés limitants. Une autre approche consiste soit à améliorer l'expression de gènes endogènes codant pour des protéines riches en nutriments, soit à introduire des gènes de protéines de stockage de graines d'espèces hétérologues pour améliorer l'équilibre des acides aminés (Rao et Singh, 1986). (Cette dernière stratégie est également tentée pour les gènes codant pour la production de protéines animales, telles que l'ovalbumine.) À ce jour, aucune de ces stratégies n'a produit un grain amélioré. Dans le blé, les protéines de stockage des graines contrôlent la qualité de la pâte pour les produits de boulangerie, et celles-ci se prêtent à des stratégies génétiques similaires.

De toute évidence, il existe de nombreuses autres possibilités d'améliorer les attributs fonctionnels des cultures pour l'industrie alimentaire. Plusieurs groupes (Rattray, 1984 Sharp, 1986) manipulent la biosynthèse des lipides pour améliorer la teneur en huile et modifier la composition en triglycérides pour augmenter la valeur (par exemple, la production d'huiles de type noix de coco dans le soja ou le colza). Unilever, Sime Darby et la coentreprise DNAP/United Fruit établissent actuellement des plantations de sélections de palmiers à huile d'élite basées sur le clonage de la culture tissulaire (Sharp, 1986). Une augmentation de 25 à 30 % du rendement en huile est prévue.

En biotechnologie végétale, il y a eu plusieurs avancées très importantes qui affecteront notre capacité à modifier les attributs fonctionnels. Le plus important est le récent rapport d'Ecker et Davis (1986) selon lequel l'ARN antisens (ARN à brin moins) inhibe l'expression de gènes spécifiques chez les plantes. Des observations similaires ont été rapportées dans des systèmes bactériens et animaux (Green et al., 1986). L'importance pratique de l'approche d'ARN antisens pour (en fait) générer des allèles mutants instantanés est considérable. Non seulement des gènes spécifiques peuvent être bloqués d'une manière similaire aux mutations, mais un gène antisens pourrait également être utilisé pour bloquer une famille multigénique. De plus, l'approche antisens pourrait être utilisée pour simuler un allèle mutant homozygote, ce qui serait d'une grande valeur chez les espèces polyploïdes telles que le blé tendre panifiable, qui est hexaploïde.

Dans la technologie des cellules végétales, des méthodes pour transformer les cultures céréalières telles que le riz et le maïs (Fromm et al., 1986 Potrykus et al., 1985) et pour régénérer les plantes à partir de protoplastes (Abdullah et al., 1986) ont été récemment rapportées. Le soja, qui s'est avéré très résistant à la manipulation des cultures cellulaires, peut également être régénéré (Collins et al., 1985). Ainsi, des techniques clés sont désormais en place pour les cultures vivrières les plus importantes.

Génétique côté production versus côté utilisation

Dans ce volume, le sénateur Albert Gore, Jr. (D-Tenn) a abordé la grave question de l'effet net des nouvelles applications de la biotechnologie sur l'agriculture américaine. En ce qui concerne les risques, a-t-il déclaré, « étant donné notre bilan en matière d'agriculture, nous sommes beaucoup plus susceptibles de nous noyer accidentellement dans une mer de céréales en excès », et a souligné que nous pourrions encore avancer vers une ère de surproduction insoluble, promouvoir l'agro-industrie à grande échelle au détriment des petites exploitations. Il a demandé : « La ferme familiale est-elle sur le point de disparaître génétiquement ? » Et il a conclu qu'avec un tel résultat, « la biotechnologie sera une victoire creuse pour la science ou pour la société. . . .” Ce sont des points valables qui reflètent une perception partagée par de nombreux collègues du sénateur Gore qui sont impliqués dans la planification agricole. Cette perception est basée en grande partie sur l'accent historiquement déséquilibré de la recherche et du développement agricoles sur la génétique du côté de la production ou de l'offre (c'est-à-dire une concentration sur la composante de production de l'agriculture pour obtenir des rendements plus élevés et des coûts de production inférieurs). La majorité de la biotechnologie végétale est appliquée à l'amélioration des caractères agronomiques. Cela est particulièrement vrai pour les grandes entreprises et les petites entreprises de biotechnologie, dont le client principal est l'agriculteur.

Cependant, dans l'industrie alimentaire, l'augmentation récente de la recherche en biotechnologie végétale prend de l'ampleur de l'autre côté de l'équation – côté utilisation ou génétique à valeur ajoutée. Ici, la recherche est orientée vers l'utilisation finale des matières premières agricoles, en mettant l'accent sur la valeur ajoutée et un meilleur rendement. Il existe d'excellentes occasions d'étendre la composante de l'industrie alimentaire à valeur ajoutée jusqu'à la ferme (figure 3). L'amélioration génétique de cultures spécifiques pour un rendement maximal en fonction de l'utilisation finale crée des matières premières différenciées ou non marchandes. La clé du progrès dans ce domaine sera la recherche pour développer une connaissance de la fonctionnalité des matières premières qui soit suffisante pour être traduite en stratégies de manipulation génétique. Les entreprises qui réussissent dans ces efforts peuvent générer un nouveau facteur important de levier technique. Il en va peut-être de même au niveau international.

La génétique du côté de l'utilisation ou de la valeur ajoutée entraînera un certain degré de restructuration des pratiques agricoles (par exemple, en mettant l'accent sur la production de cultures sous contrat et les canaux d'identité des matières premières). La question de savoir si ces changements affecteront favorablement l'exploitation familiale est une question importante à laquelle doivent répondre les économistes agricoles. Quel que soit le côté de l'équation d'amélioration des cultures recherché, le problème demeure : quels gènes ou traits spécifiques doivent être sélectionnés comme cibles économiquement réalisables ?

Bioréacteurs à cellules végétales

Il y a trente ans, Routier et Nickell (1956) chez Pfizer ont reçu un brevet américain pour l'utilisation de cultures cellulaires végétales pour la production industrielle de produits naturels. Depuis lors, des progrès considérables ont été réalisés dans plusieurs domaines : (1) dans le nombre d'espèces végétales pouvant être cultivées, (2) dans la production d'un large éventail de métabolites secondaires (Dougall, 1985), (3 ) dans notre compréhension des voies biochimiques impliquées et de leur régulation, et (4) dans la conception des bioréacteurs et les protocoles de culture (Shuler et Hallsby, 1985). Malgré ces progrès, il n'y a que deux applications commerciales, et ce sont des ingrédients médicinaux et cosmétiques de très grande valeur : la shikonine (Tabata et Fujita, 1985) et le ginsengoside (Ushiyama et al., 1986).

Des projections à long terme pour une production bon marché de métabolites secondaires, basées sur des développements techniques futurs, ont été rapportées (Sahai et Knuth, 1985). Cependant, les perspectives de production économique d'ingrédients alimentaires par culture cellulaire ne sont pas optimistes à court terme. Cela est principalement dû à leur valeur relativement faible, à leurs faibles niveaux de production par les cellules et au coût élevé de l'approche du bioréacteur à cellules végétales. L'estimation la plus récente à l'état actuel de la technologie est d'environ 3 000 $/kg (Drapeau et al., 1987). Cela semble être un domaine privilégié pour l'application des techniques d'ADNr pour obtenir les améliorations spectaculaires requises pour le succès commercial.


Il y a beaucoup d'options ici, mais il semble que vous vouliez quelque chose de cultivable. En voici quelques-uns que j'ai trouvés sur Internet et alors que certains auraient besoin de vous pour étirer votre imagination, d'autres ne le feraient pas.

Vin fermenté Joe est un fermier que beaucoup considéraient comme un fou, mais quand il a commencé à enterrer du vin rouge sous terre, beaucoup de gens ont commencé à l'éviter. Certains des enfants qui visitaient encore Joe ont raconté des histoires fantastiques sur Joe transformant le vin en Vêtements de toutes choses sauf les enfants tu sais ? Il s'avère qu'ils n'avaient pas tort.

Il s'avère que Joe avait compris comment utiliser des bactéries sophistiquées, pas que les gens de la ville sachent ce que c'est, dans le genre Acetobacter pour faire du vinaigre. Du côté positif, un produit secondaire est constitué de fibres qui peuvent être transformées en tissu. Bien qu'assez étrange, il est possible avec la technologie européenne médiévale et même susceptible d'être enterré sous le vin sous le sol pour le maintenir à une température relativement constante assez longtemps pour que les bactéries fassent leur travail. Le vinaigre était aussi utile pour d'autres choses. Quant à savoir pourquoi Joe a décidé qu'il préférait enterrer son vin rouge au lieu d'en faire des trucs ? Peut-être que le prix a baissé. Peut-être qu'il subissait des pressions pour le vendre et a décidé de faire du vinaigre à la place.

Quant à la façon dont Joe s'est rendu compte qu'il pouvait faire du tissu à partir du vin ou même qu'il y avait des trucs étranges, Acetobacter a besoin d'oxygène pour fonctionner au mieux et puisque Joe essayait le vinaigre qui fonctionnerait le mieux. Quant à pourquoi le vinaigre? Peut-être qu'il est fou. De toute façon, il en a au moins tiré un tissu étrange.

Soie d'araignée Celui-ci nécessitera un geste de la main et des araignées vraiment étranges ou des araignées géantes. Either way we have giant spider eggs sacks that are buried under the ground like turtles for the spiders to burst forth and do spider things. Then we have Maria, who say lives near the woods, and decides to pull a chinese silk farming method (Idk why or how maybe she has spies that told her about silk worms.) and she killed off the baby spiders and used the silk for spider silk. I'm not certain but it's a possibility of digging up spider silk and weaving it.

Plant roots? This one would require more hand waving in my opinion but I don't see why it wouldn't be possible to get textiles out of it. More likely it would be some type of novelty lace that would fade away quickly though.

Sarah the nun was tending to the gardens when she thought to herself, 'You know I bet if I made the soil in weird shapes I could get the roots to make pretty patterns.' https://www.designboom.com/art/diana-scherer-manipulated-plant-roots-patterns-01-21-2017/

This took her a long time, and depending on the level of communication people have and how likely they are to listen to Sarah the low level gardener might increase the field of agriculture, but she could make some pretty patterns and probably sell them about. Maybe even teach a few people how to do it and make it the latest trend. If you hand wave it then the roots could theoretically become short term clothing.

Strange breeds Most aren't aware the bees make silk but they do in order to make their hives. Do some hand waving and you could say that some wild bees made collectable silk that could be turned into fabric with a little bit of work. Include a few bee caves and wabam.

You could also make upside down cotton, or some such thing, that grows a pod underneath the ground to keep it safe until a human comes along to dig it up and gather it. There's a bunch of different options but these are some that I gathered.


Is it possible to extract tissue-culture material from a seed? - Biology

The improvement of crops with the use of genetics has been occurring for years. Traditionally, crop improvement was accomplished by selecting the best looking plants/seeds and saving them to plant for the next year s crop.

Once the science of genetics became better understood, plant breeders used what they knew about the genes of a plant to select for specific desirable traits. This type of genetic modification, called traditional plant breeding, modifies the genetic composition of plants by making crosses and selecting new superior genotype combinations. Traditional plant breeding has been going on for hundreds of years and is still commonly used today.

Plant breeding is an important tool, but has limitations. First, breeding can only be done between two plants that can sexually mate with each other. This limits the new traits that can be added to those that already exist in that species. Second, when plants are mated, (crossed), many traits are transferred along with the trait of interest including traits with undesirable effects on yield potential.

Step 1: DNA Extraction
The process of genetic engineering requires the successful completion of a series of five steps.

Step 4 : Transformation
The modified gene is now ready for the fourth step in the process, transformation or gene insertion.

Since plants have millions of cells, it would be impossible to insert a copy of the transgene into every cell. Therefore, tissue culture is used to propagate masses of undifferentiated plant cells called callus. These are the cells to which the new transgene will be added.

The Process of Plant Genetic Engineering
The entire genetic engineering process is basically the same for any plant. The length of time required to complete all five steps from start to finish varies depending upon the gene, crop species, available resources and regulatory approval. It can take anywhere from 6-15+ years before a new transgenic hybrid is ready for release to be grown in production fields.


Different Fields of Agriculture Implementing Biotechnology

Both the field of agriculture and biotechnology covers a lot of ground. Likely, the integration of both and their applications are many.

1. Biofertiliser Technologies

A bio-fertilizer is a substance that contains living organisms that, when applied to seed, plant, surfaces, or soil, colonize the rhizosphere or the interior of the plants and promotes growth by increasing the supply or availability of primary nutrients to the host plants.

Bio-fertilizers are eco-friendly and do not contain substances that harm the living soil. It acts indirectly helping the plants or the crops in proper stimulation through natural processes like nitrogen fixation, phosphorylation, enhancing the growth by the provision of the growing substances — for example, Rhizobium, Azotobacter, Azospirillum, Frankia, Blue-green algae.

Some of these bio-fertilizers, like Rhizobium and Frankia, cannot independently work as fertilizer. Hence, it establishes itself inside the root nodules of leguminous plant species. Whereas, blue-green algae are free-living and help in nitrogen fixation in moist soil. These biofertilizers help in the synthesis of organic compounds that contain nitrogen, such as amino acids, proteins, nucleic acids, etc. It has been gaining popularity and mostly used for crops such as Wheat, Maize, Cotton, Mustard, etc.

2. Molecular Breeding

Marker-assisted selection or molecular breeding is cutting edge technology among today’s biotech companies. Plant breeders can use this technique to locate and assemble desirable traits to speed up the process of developing the new commercial hybrids.

Unlike GMOs, new crop varieties produced by marker-assisted selection are spared the regulatory trials and the public opposition mainly because the plant’s natural genetic boundaries are not crossed.

When a marker is genetically linked to a treat, its use can speed up the identification of genetically superior plants. Then, these superior plants are used to develop disease-resistant plants and have resistant to the adverse effect of climate change. As a result, it helps in making improved plants and increases the productivity of agriculture.

3. Disease Diagnostics and Vaccines

Disease in agriculture is one of the most problematic issues. Thus, biotechnology techniques can be an effective measure for disease management.

Biotechnology has a significant application in pharmacogenomics, genetic testing, serological tests, and genetic therapy. It has developed certain feed additives or enzymes like prebiotics, single-cell protein, etc. provided as nutrients for animals. In contrast, Recombinant vaccines, Sterile Insect Techniques (STI), etc. are usually practiced to maintain the health of animals. It also helps in the identification of multiple pathogens, distinguishes antibiotic-resistant genotype and to confirm complex multispecies infection.

Clostridium chauvoei, Pasteurella multocida, Brucella abortus, Bacillus anthracis, rabies virus, etc. are certain microorganisms used in vaccines and serological tests.

4. Biofuels

The agricultural industry plays an important role in the production of biofuels and consuming resources and also as the feedstock for fermentation and cleaning of biofuel, biodiesel, and bio-ethanol. Genetic engineering and enzyme optimization techniques are being used to develop improved quality feedstock for more efficient change, and higher BTU ( British Thermal Unit) outputs for resulting better fuel products.

High yielding, energy-dense crops can minimize relative costs associated with harvesting and transportation, resulting in higher value fuel products.

5. Nutrient Supplement

To get better health and free from diseases, the correct amount of nutrition is essential. So, scientists are creating hereditary distorted foods that hold nutrients that help to fight disease and starvation.

An example of this is golden rice with beta-carotene, which helps in the manufacture of vitamin A in our bodies. It was found that people who eat rice helps to manufacture more vitamin A and necessary nutrients lacking in the diets of people of developing Asian countries.

6. Plant and Animal Reproduction

Using traditional methods like cross-pollination, grafting, and crossbreeding to enhance plant and animal behavior is time-consuming. Biotech advance allows for specific changes to be made rapidly, on a molecular level through the removal of genes, or the introduction of foreign genes.

This is possible using gene expression control mechanisms such as specific gene promoters and transcription factors. Methods like marker-assisted selection improve the efficiency of “directed” animal breeding, without the controversy normally associated with GMOs. Gene cloning methods must also address species differences in the genetic code, the presence or absence of introns, and post-translational modifications such as methylation.

7. Improvement In Floriculture

Floriculture is associated with the cultivation of flowering and ornamental plants for gardens and floristry, comprising the floral industry. Biotechnology is playing a key role in the generation of new varieties with the change in color, scent, size, and flower through gene manipulation technique. Through biotechnological approaches such as tissue culture and micropropagation techniques, polyploidy induction, mutation, breeding, and genetic engineering. Many varieties of ornamental plants have been developed. More than 50 ornamental plants are now being transformed using Agrobacterium-mediated transformation and particle bombardment techniques. ( Chandler and Sanchez, 2012).

8. Micropropagation

Micropropagation is one of the tools of tissue culture, used to increase the growing stock of required plant material rapidly. The propagated plants are generally disease resistant. It is an advanced Vegetative Propagation Technology.

Micropropagation can be used commercially for asexual propagation to produce a large number of the same plant with the same genetic makeup from small pieces of plant tissues. The technique is useful for seed production in certain crops as genetic conservation is highly important during the seed production processes. A large number of plants can be produced in a short period and can also be maintained in small spaces saving some of the endangered species and germplasm.


Science Experiment for Kids: Seeing Your DNA

When people think of DNA they usually visualize the elegant “twisted ladder” shape seen in everything from advertising logos to Biology textbooks. This visual is actually a kind of artist’s conception. It is a kind of scientific model, useful in helping us understand how DNA functions, but in reality impossible to see.

The structure of a molecule is far too small to be seen with even the most powerful of microscopes. Rosalind Franklin used the process of X-ray crystallography to make an image of the DNA molecule that was used by Watson and Crick to build that first model but X-ray crystallography is a bit complex for most students to do at home.

Still, some of you might want to do something a bit more dramatic than building a DNA model out of toothpicks and gumdrops. You might not be able to actually see little A,C,T and G pieces, or even a single DNA strand, but did you know that you can use some common kitchen ingredients to extract DNA from your own cells &mdash DNA that you CAN see? First, read this related article: DNA: Definition, Structure & Discovery.

De quoi as-tu besoin:

  • Small paper cups (You want the smallest sized cups.)
  • 1 bottle of colorless sports drink (You can also use a strong salt water solution, but “Lemon Ice” flavored Gatorade tastes better &mdash and you can use the leftovers for refreshments after the lab!)
  • Liquid dish soap (You want to use the lightest color or colorless brand you can find)
  • A few drops of pineapple juice (You could also try using a quarter-teaspoon of meat tenderizer dissolved in a half-cup of water)
  • 1 wood skewer (You want the kind that looks like a very long toothpick. Look in the baking aisle at the grocery store &mdash many people use them to test cakes for doneness.)
  • Alcohol (You can use regular rubbing alcohol, but if you can find 91-percent isopropyl alcohol at the drugstore get that. The closer to 100-percent alcohol you use, the better this will work.)
  • Narrow container with a lid (You can use a test tube with a stopper if you have one. You could also use a small jar like you buy spices in. Make sure it is clean and dry.)
  1. 24 hours before you start, put the alcohol in the kitchen freezer. Don’t worry, it won’t freeze, but it should be ice cold before you do your experiment.

Why you did what you did:

1. Why did I have to swish so long?

First you had to collect enough cells to work.You are also using the salts in the sports drink to begin to break the cell membrane and the membrane around the nucleus to free the DNA.

2. Why did I use the soap?

Cell membranes are made up of two layers consisting of fats, sugars and salts. The fats are on the inside of the membrane where they can avoid touching the water that surrounds the cell. Detergent molecules have two ends. One end of a detergent molecule is attracted to fat and the other end is attracted to water. When you wash your dinner plate the fat-loving end of the dish detergent molecule attaches to the grease from your hamburger and the water-loving end attaches to the water in the sink. In the cheek solution, you were using the detergent to move the broken up cell membranes away from the DNA.

3. Why did I use pineapple juice?

Pineapple juice and meat tenderizer both contain enzymes that further help to break down the cell membrane.

4. Why did I use ice cold alcohol?

The DNA was dissolved in the water contained in the sports drink. DNA does not dissolve in alcohol. When the cold alcohol was layered on top of the cheek cell solution the DNA precipitated out of solution.

5. Why did I twirl the skewer?

Remember that famous DNA model. The DNA molecule is a very long strand with a gentle twist. Your visible DNA material is actually many thousands of these strands clumped together. Gently twirling the skewer allowed many of these strands to wind around your skewer like thread around a spool.

6. What else can I try?

Try extracting DNA from fruits like bananas or strawberries. Try leafy vegetables like spinach or kale. Take DNA from seeds like raw nuts or peas. Use about 2 cups of plant material and about half a cup of water and a tablespoon of salt instead of Gatorade. You will probably need to mix it in a blender as swishing that much in your mouth would be kind of hard!


HOW TO USE RQS STARTERS KIT

1. To begin the process, mix the contents of the Bacto packet with 1 liter of lukewarm water. Once dissolved, place the tray of Easy Start pots in the water to allow the bacteria to colonize the substrate.

2. Next, place a layer of perlite on the bottom of the Propagator Pro. Perlite is a form of volcanic glass that holds water extremely well. It works wonders to keep humidity levels high. After a good soaking, place the tray of Easy Start pots on top of the perlite layer. Use a pencil or skewer to widen the hole on top of each pot and place a seed of your choice in each one.

3. Finally, add the lid to the propagator to create a dark and moist environment. Your seeds will germinate within the next 1&ndash6 days.