La polyploïdisation, un moyen potentiel d'accroitre les récoltes

Par Mister José

Diploïdisation et polyploïdisation

La polyploïdisation est le nombre de lots de chromosomes vivant dans une cellule. La plupart des cellules humaines ont deux lots de chromosomes, 23 paires au total. Les cellules qui ont deux lots de chromosomes s'appellent les diploïdes. Les cellules avec un lot de chromosomes sont les haploïdes et les cellules avec trois lots, les triploïdes, quatre lots, les tétraploïdes, etc. Les cellules polyploïdes sont les cellules avec plus de deux lots de chromosomes. Les cellules de cannabis sont principalement diploïdes – comme celles des humains. On trouve un total de 10 paires de chromosomes dans les cellules de cannabis. Il existe de nombreuses espèces polyploïdes dans le monde végétal. Parmi les plus connues, il y a le blé, le maïs et le coton. La polyploïdisation joue un rôle essentiel dans l'évolution de la plante et au moins 80% des plantes à fleurs (angiosperme) ont évolués en espèces polyploïdes. Cela pourrait signifier que c'est très important pour la survie même d'une espèce. Maintenant, nous savons aussi que la polyploïdisation survient spontanément dans les plantes. Les individus polyploïdes peuvent être utilisés dans le breeding et être reproduits. Par exemple, chez les variétés classiques de bananes, des triploïdes ont été breedé bien avant qu'on sache comment modifier les gènes. Les bananes triploïdes ne produisent que des germes graines. Quand il y a très longtemps, les cultivateurs l'ont remarqué, ils ont simplement commencé à sélectionner et cultiver ces variétés mutantes. C'est ce qui a permis leur expansion massive. Les bananes diploïdes produisent des graines dures et leur goût n'est en général pas génial. La polyploïdisation peut également être induite artificiellement à l'aide de substances chimiques qui perturbent le fonctionnement des chromosomes, comme la colchicine ou l'oryzalin, une alternative moins nocive.

Les pour et les contre de la polyploïdisation

L'avantage principal des plantes polyploïdes est qu'elles sont plus résistantes, poussent mieux et, surtout dans le cas d'espèces commerciales, produisent une plus grosse récolte. En ce qui concerne le cannabis, il y a un autre facteur intéressant: une production potentiellement plus importante de métabolites secondaires, comme par exemple de cannabinoïdes et de terpènes. Autrement dit, les plantes de cannabis polyploïdes peuvent – en théorie – produire des récoltes plus abondantes et aux effets plus puissants. Il vaut certainement la peine de breeder ces avantages pour obtenir des variétés de cannabis polyploïdes stables. Mais cette pièce à deux faces. L'avantage mentionné de la polyploïdisation s'accompagne de plusieurs inconvénients. Le premier est de réussir à obtenir une polyploïdisation fiable par des sources externes. Il n'est pas facile d'induire la polyploïdisation de plantes diploïdes tout en maintenant une stabilité génétique des individus polyploïdes. L'autre problème est la réduction significative de la fertilité des plantes polyploïdes. Cela peut être résolu avec une reproduction asexuée, par exemple le clonage, qui est courant quand on cultive pour obtenir autant de fleurs que possible. Il existe également un problème au niveau cellulaire causé par le nombre important de chromosomes dans la cellule qui, à l'origine, est diploïde. Les scientifiques sont toujours confrontés à de nombreux problèmes et il faudra un certain temps pour les résoudre. Si finalement, on réussit à créer une variété polyploïde qui pourra également être multipliée par graine, ce sera une grande avancée dans le secteur du cannabis.

Les manières d'augmenter le nombre de chromosomes.

Comme je l'ai mentionné, la polyploïdisation survient spontanément sans intervention extérieure. Chaque fois que vous cultivez une graine, vous pouvez virtuellement obtenir une plante polyploïde. Cependant, c'est très rare en réalité. Et même si une plante polyploïde surgit dans votre jardin, il n'y a aucune garantie que vous aurez encore des génétiques polyploïdes après le clonage. Les plantes naturellement polyploïdes sont néanmoins la matière première idéale pour lancer le breeding. Pour les cultivateurs et breeders professionnels, il est plus intéressant de réussir à induire la polyploïdisation de manière ciblée et de croiser des individus polyploïdes stables que d'attendre l'apparition naturelle d'une polyploïde. L'utilisation de la colchicine est courante pour l'induction artificielle d'une mutation génétique et peut être utilisée pour la polyploïdisation. L'herbicide oryzalin peut être un substitut aux effets moins nocifs. Il a également été utilisé dans une expérience de culture excitante décrite ci-dessous.

Expériences de culture

L'oryzalin a été choisi par un groupe de chercheurs dans des expériences de cultures de cannabis légales de Canopy Growth Corporation à Smith Fallas, au Canada. L'objectif de cette étude menée en collaboration avec l'Université Carleton et le Research and Developement Centre d'Ottawa était de tester une méthode efficace de polyploïdisation du cannabis. Les résultats de cette étude sont très intéressants. Il existe une article complet écrit par les auteurs de cette étude: Jessica L. Parsons, Sara L. Martin, Tracey James, Gregory Golenia, Ekaterina A. Boudko and Shelley R. Hepworth – disponible sur https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00476.

L'expérience a été menée sur deux variétés commerciales de plantes de cannabis sous éclairage artificiel. Une des variétés contenait une quantité élevée de THC et la seconde, des taux équilibrés de CBD et de THC. Les clones venant de plantes mères des deux variétés ont été pré-cultivés in vitro et divisés en 8 groupes. Un groupe est resté non traité et les 7 autres groupes ont été traités avec une solution contenant de l'oryzalin à diverses concentrations entre 20 et 150 µM. Un total de 8 groupes de 10 plantes chacun. Les meilleurs résultats en terme de polyploïdisation ont été obtenus avec une concentration de 20µM dans laquelle 62,5% des plantes ont survécu au traitement et 80% sont devenues polyploïdes. Dans les plantes polyploïdes, le nombre de chromosomes détectés était deux fois plus élevés que celui des exemplaires diploïdes. Pour suivre, les chercheurs ont cultivé des plantes mères de ces individus polyploïdes et en ont tiré des clones pour les cultures expérimentales suivantes. Celles-ci comptaient des individus avec différentes caractéristiques et compositions chimiques.

[caption id="attachment_82353" align="alignnone" width="1920"] Les stomates sont 30% plus grands chez les polyploïdes[/caption]

Dans le groupe polyploïde, les stomates étaient significativement plus grands de 30%. Alors que leur taille augmentait, leur densité se réduisait de moitié. La croissance des stomates est due au nombre plus élevé de chromosomes dans les cellules. La taille et la densité des stomates sur les feuilles peuvent donc être considérées comme étant un identifiant fiable des individus polyploïdes. Les plantes polyploïdes produisaient également de plus grandes feuilles pendant ces expériences, surtout dans le stade de floraison, en comparaison avec les plantes diploïdes de la même variété. Ce qui est très intéressant, ce sont les données sur la densité des trichomes sur les pétales qui a augmenté de 40% chez les individus polyploïdes. Alors qu'on pouvait logiquement s'attendre à une augmentation de la teneur de tous les métabolites secondaires suite à l'augmentation des trichomes, les analyses chimiques ont montré que le CBD a augmenté de 9% alors que la concentration de THC dans les fleurs est globalement restée la même que dans le groupe diploïde. Il y a eu de nombreux changements dans le profil des terpènes mais il y avait tellement de variances entre chaque plante individuelle qu'aucune conclusion claire n'a pu être mise en évidence. Il y avait plus de différences dans le profil de terpènes que dans le groupe diploïde. La raison en est sans doute la plus grande instabilité génétique des polyploïdes nouvellement créés. Même s'il n'y a pas d'augmentation significative dans le rendement ni la teneur en THC dans le groupe polyploïde à ce stade de l'expérience, l'augmentation des trichomes donne une lueur d'espoir et une raison importante de poursuivre les recherches. Je crois que les efforts de ces breeders nous apporteront des variétés polyploïdes stables avec de nombreux avantages.

Pas de modification génétique

Même si la polyploïdisation artificielle ressemble à de la manipulation génétique, ce n'est pas le cas. La modification génétique est un processus long et compliqué par lequel la structure de l'ADN est délibérément perturbée pour forcer l'ADN à lui-même remplacer les sites brisés avec des parties de code génétique qui lui ont été fournies. De cette manière, il est possible d'insérer des séquences génétiques étrangères à celle d'origine. Le but de la modification génétique est de reprogrammer l'ADN (d'une manière qui ne surviendrait spontanément dans l'environnement naturel) pour obtenir de toutes nouvelles propriétés. La polyploïdisation à l'aide de substance chimique est simplement une manière artificielle d'induire un processus qui survient spontanément dans la nature. Comme je l'ai dit, des plantes polyploïdes peuvent apparaitre spontanément. C'est la raison pour laquelle la polyploïdisation est considérée comme une étape auxiliaire dans l'effort pour obtenir les propriétés désirées dans une nouvelle variété en sélectionnant des individus aux propriétés recherchées. Je pense qu'il ne faut pas craindre ni blâmer les plantes polyploïdes.

[caption id="attachment_82352" align="alignnone" width="1920"] La densité des trichomes joue un rôle important dans la production de résine[/caption]

De nombreuses équipes de chercheurs dans le monde essayent de breeder des polyploïdes stables. Réussir à augmenter l'efficience des cultures est un résultat très attractif. Une augmentation de 10% de la teneur en cannabinoïdes peut entrainer un gros bonus financier pour les cultivateurs professionnels et personne ne voudrait rater ça. Cependant, le potentiel d'augmenter le rendement peut avoir une implication encore plus importante car les polyploïdes pourraient devenir le nouveau standard de culture tant pour les cultivateurs professionnels que pour les amateurs. Vous, chers lecteurs de Soft Secrets, pouvez dormir tranquille car vous serez les premiers à connaitre les progrès les plus importants dans ce domaine.

Mr. José  info@pestovat.cz