Biotechnologie agricole - Agricultural biotechnology

La biotechnologie agricole , également connue sous le nom d' agritech , est un domaine de la science agricole impliquant l'utilisation d'outils et de techniques scientifiques, notamment le génie génétique , les marqueurs moléculaires , les diagnostics moléculaires , les vaccins et la culture tissulaire , pour modifier les organismes vivants : plantes , animaux et micro - organismes. . La biotechnologie des cultures est un aspect de la biotechnologie agricole qui a été considérablement développé ces derniers temps. Les caractères recherchés sont exportés d'une espèce particulière de culture vers une espèce entièrement différente . Ces cultures transgéniques possèdent des caractéristiques souhaitables en termes de saveur, de couleur des fleurs, de taux de croissance, de taille des produits récoltés et de résistance aux maladies et aux ravageurs.

Histoire

Les agriculteurs ont manipulé les plantes et les animaux par le biais de la reproduction sélective pendant des dizaines de milliers d'années afin de créer les traits souhaités. Au 20e siècle, un essor technologique a entraîné une augmentation de la biotechnologie agricole grâce à la sélection de traits tels que l'augmentation du rendement, la résistance aux ravageurs, la résistance à la sécheresse et la résistance aux herbicides. Le premier produit alimentaire produit grâce à la biotechnologie a été vendu en 1990 et, en 2003, 7 millions d'agriculteurs utilisaient des cultures biotechnologiques. Plus de 85 % de ces agriculteurs étaient situés dans des pays en développement.

Techniques de modification des cultures

Élevage traditionnel

Le croisement traditionnel est utilisé depuis des siècles pour améliorer la qualité et la quantité des récoltes. Le croisement associe deux espèces sexuellement compatibles pour créer une nouvelle variété spéciale avec les caractéristiques souhaitées des parents. Par exemple, la pomme Honeycrisp présente une texture et une saveur spécifiques dues au croisement de ses parents. Dans les pratiques traditionnelles, le pollen d'une plante est placé sur la partie femelle d'une autre, ce qui conduit à un hybride contenant l'information génétique des deux plantes mères. Les sélectionneurs de plantes sélectionnent les plantes avec les caractéristiques qu'ils cherchent à transmettre et continuent de les reproduire. Notez que le croisement ne peut être utilisé qu'au sein de la même espèce ou d'espèces étroitement apparentées.

Mutagenèse

Des mutations peuvent se produire de manière aléatoire dans l' ADN de n'importe quel organisme. Afin de créer de la variété dans les cultures, les scientifiques peuvent induire au hasard des mutations dans les plantes. La mutagenèse utilise la radioactivité pour induire des mutations aléatoires dans l'espoir de tomber sur le trait souhaité. Les scientifiques peuvent utiliser des produits chimiques mutants tels que le méthanesulfonate d'éthyle ou la radioactivité pour créer des mutations aléatoires dans l'ADN. Les jardins atomiques sont utilisés pour faire muter les cultures. Un noyau radioactif est situé au centre d'un jardin circulaire et surélevé pour rayonner les cultures environnantes, générant des mutations dans un certain rayon. La mutagenèse par rayonnement était le processus utilisé pour produire des pamplemousses rouge rubis .

Polyploïdie

La polyploïdie peut être induite pour modifier le nombre de chromosomes dans une culture afin d'influencer sa fertilité ou sa taille. Habituellement, les organismes ont deux ensembles de chromosomes , autrement connus sous le nom de diploïdie . Cependant, que ce soit naturellement ou par l'utilisation de produits chimiques, ce nombre de chromosomes peut changer, entraînant des changements de fertilité ou une modification de la taille au sein de la culture. Les pastèques sans pépins sont créées de cette manière; une pastèque à 4 chromosomes est croisée avec une pastèque à 2 chromosomes pour créer une pastèque stérile (sans pépins) avec trois ensembles de chromosomes.

Fusion de protoplastes

La fusion de protoplastes est la jonction de cellules ou de composants cellulaires pour transférer des traits entre espèces. Par exemple, le trait de stérilité mâle est transféré des radis aux choux rouges par fusion de protoplastes. Cette stérilité mâle aide les sélectionneurs à faire des cultures hybrides.

ARN interférence

L'interférence ARN (ARNIi) est le processus par lequel le mécanisme ARN- protéine d' une cellule est désactivé ou désactivé afin de supprimer les gènes. Cette méthode de modification génétique fonctionne en interférant avec l'ARN messager pour arrêter la synthèse des protéines, réduisant ainsi au silence un gène.

Transgénique

La transgénique implique l'insertion d'un morceau d'ADN dans l'ADN d'un autre organisme afin d'introduire de nouveaux gènes dans l'organisme d'origine. Cet ajout de gènes dans le matériel génétique d'un organisme crée une nouvelle variété avec les caractéristiques souhaitées. L'ADN doit être préparé et conditionné dans un tube à essai puis inséré dans le nouvel organisme. De nouvelles informations génétiques peuvent être insérées avec la biolistique . Un exemple de transgénique est la papaye arc-en-ciel, qui est modifiée avec un gène qui lui confère une résistance au virus des taches annulaires de la papaye .

Édition du génome

L'édition du génome est l'utilisation d'un système enzymatique pour modifier l'ADN directement dans la cellule. L'édition du génome est utilisée pour développer du canola résistant aux herbicides afin d'aider les agriculteurs à lutter contre les mauvaises herbes.

Contenu nutritionnel amélioré

La biotechnologie agricole a été utilisée pour améliorer le contenu nutritionnel d'une variété de cultures dans le but de répondre aux besoins d'une population croissante. Le génie génétique peut produire des cultures avec une concentration plus élevée de vitamines. Par exemple, le riz doré contient trois gènes qui permettent aux plantes de produire des composés qui sont convertis en vitamine A dans le corps humain. Ce riz amélioré sur le plan nutritionnel est conçu pour lutter contre la principale cause de cécité dans le monde, la carence en vitamine A . De même, le projet Banana 21 s'est efforcé d'améliorer la nutrition des bananes pour lutter contre les carences en micronutriments en Ouganda. En modifiant génétiquement les bananes pour qu'elles contiennent de la vitamine A et du fer, Banana 21 a contribué à trouver une solution aux carences en micronutriments par le biais d'un aliment de base et d'une source majeure d'amidon en Afrique. De plus, les cultures peuvent être conçues pour réduire la toxicité ou pour produire des variétés sans allergènes .

Gènes et caractères d'intérêt pour les cultures

Caractères agronomiques

Résistance aux insectes

Une caractéristique très recherchée est la résistance aux insectes . Ce trait augmente la résistance d'une culture aux ravageurs et permet un rendement plus élevé. Un exemple de ce trait sont les cultures génétiquement modifiées pour fabriquer des protéines insecticides découvertes à l'origine dans ( Bacillus thuringiensis ). Bacillus thuringiensis est une bactérie qui produit des protéines repoussant les insectes qui ne sont pas nocives pour l'homme. Les gènes responsables de cette résistance aux insectes ont été isolés et introduits dans de nombreuses cultures. Le maïs et le coton Bt sont désormais monnaie courante, et le niébé , le tournesol , le soja , les tomates , le tabac , la noix , la canne à sucre et le riz sont tous à l'étude en relation avec le Bt.

Tolérance aux herbicides

Les mauvaises herbes se sont avérées être un problème pour les agriculteurs depuis des milliers d'années; ils rivalisent pour les nutriments du sol, l'eau et la lumière du soleil et s'avèrent mortels pour les cultures. La biotechnologie a offert une solution sous forme de tolérance aux herbicides. Les herbicides chimiques sont pulvérisés directement sur les plantes afin de tuer les mauvaises herbes et donc la concurrence, et les cultures résistantes aux herbicides ont la possibilité de s'épanouir.

Résistance aux maladies

Souvent, les cultures sont affectées par des maladies propagées par les insectes (comme les pucerons ). La propagation de la maladie parmi les plantes cultivées est incroyablement difficile à contrôler et n'était auparavant gérée qu'en supprimant complètement la culture affectée. Le domaine de la biotechnologie agricole offre une solution grâce au génie génétique de la résistance aux virus. Le développement de cultures GM résistantes aux maladies comprend désormais le manioc , le maïs et la patate douce .

Tolérance de température

La biotechnologie agricole peut également apporter une solution pour les plantes dans des conditions de températures extrêmes. Afin de maximiser le rendement et d'éviter la mort des cultures, des gènes peuvent être modifiés pour aider à réguler la tolérance au froid et à la chaleur. Par exemple, les papayers ont été génétiquement modifiés afin d'être plus tolérants aux conditions chaudes et froides. D'autres caractéristiques comprennent l'efficacité d'utilisation de l'eau, l'efficacité d'utilisation de l'azote et la tolérance au sel.

Traits de qualité

Les traits de qualité comprennent une valeur nutritionnelle ou diététique accrue, une transformation et un stockage améliorés des aliments, ou l'élimination des toxines et des allergènes dans les plantes cultivées.

Cultures OGM courantes

Actuellement, seul un petit nombre de cultures génétiquement modifiées sont disponibles à l'achat et à la consommation aux États-Unis. L'USDA a approuvé le soja, le maïs, le canola, les betteraves à sucre, la papaye, la courge, la luzerne, le coton, les pommes et les pommes de terre. Les pommes OGM (pommes arctiques ) sont des pommes qui ne brunissent pas et éliminent le besoin de traitements anti-brunissement, réduisent le gaspillage alimentaire et font ressortir la saveur. La production de coton Bt a explosé en Inde, avec 10 millions d'hectares plantés pour la première fois en 2011, entraînant une réduction de 50 % des applications d'insecticides. En 2014, les agriculteurs indiens et chinois ont planté plus de 15 millions d'hectares de coton Bt.

Tests de sécurité et réglementations gouvernementales

La réglementation de la biotechnologie agricole aux États-Unis relève de trois agences gouvernementales principales : le ministère de l'Agriculture (USDA), l' Environmental Protection Agency (EPA) et la Food and Drug Administration (FDA). L'USDA doit approuver la libération de tout nouvel OGM, l'EPA contrôle la réglementation des insecticides et la FDA évalue la sécurité d'une culture particulière mise sur le marché. En moyenne, il faut près de 13 ans et 130 millions de dollars de recherche et développement pour qu'un organisme génétiquement modifié arrive sur le marché. Le processus de réglementation prend jusqu'à 8 ans aux États-Unis. La sécurité des OGM est devenue un sujet de débat dans le monde entier, mais des articles scientifiques sont en cours pour tester la sécurité de la consommation d'OGM en plus des travaux de la FDA. Dans un de ces articles, il a été conclu que le riz Bt n'affectait pas négativement la digestion et n'induisait pas de transfert horizontal de gènes .

Les références

• Momoh James Osamede (2016). Biotechnologie des cultures au Nigeria. Procédure pour l'atelier de troisième cycle, UNIBEN, Nigeria 27 avril 2016. BENIN CITY, Nigeria