La science des plantes est le terme donné à une gamme de recherches et d’études scientifiques qui explorent les 410 000 espèces estimées de plantes terrestres trouvées sur la terre.

La science des plantes englobe la “Botanique” du mot grec βοτάνη (botanē) qui signifie pâturage ou fourrage, en ce sens qu’elle implique l’observation de la croissance et des caractéristiques des plantes et l’enquête sur la relation entre les plantes et leur environnement. Mais c’est aussi beaucoup, beaucoup plus…

L’immense diversité des recherches couvertes par le terme générique de “sciences végétales”, est bien représentée au John Innes Centre.

Par exemple, le laboratoire du professeur Enrico Coen étudie comment de petits groupes de cellules dans des bourgeons microscopiques se transforment en diverses formes de fleurs et de feuilles que nous voyons tout autour de nous.

Alors que, le groupe du professeur Ray Dixon se concentre sur la façon dont les plantes répondent aux signaux environnementaux au niveau moléculaire, pour essayer de comprendre le processus de fixation biologique de l’azote chez les bactéries et sa régulation.

La biochimie et le métabolisme primaire des plantes, y compris les produits chimiques et les molécules qu’elles fabriquent, et l’interaction des plantes avec les parasites et les maladies sont tous des domaines de recherche importants.

Le professeur Sarah O’Connor a publié des travaux approfondis sur la biosynthèse de produits chimiques complexes par les plantes qui peuvent être très difficiles à fabriquer en laboratoire. À ce titre, la possibilité d’utiliser les plantes comme usines pourrait être très précieuse. Après tout, les plantes excellent déjà dans la fabrication de produits chimiques complexes, par exemple la pervenche de Madagascar, qui produit de la vinblastine et de la vincristine, toutes deux utilisées comme médicaments anticancéreux. Il est impossible de produire ces molécules dans un laboratoire classique, mais il pourrait être possible d’exploiter le pouvoir des plantes pour produire ces médicaments salvateurs plus rapidement et à moindre coût à l’avenir.

Traditionnellement, la “botanique” comprenait également l’étude des champignons et des algues, qui restent tous deux l’objet de recherches au John Innes Centre.

Le laboratoire du professeur Barrie Wilkinson, par exemple, fait des recherches sur la découverte et la biosynthèse de produits naturels microbiens, notamment ceux produits par les bactéries et les champignons, qui sont tous deux une source importante de produits pharmaceutiques pour le traitement de maladies potentiellement mortelles.

En complément, le Dr Martin Rezjek travaille sur une méthode bon marché, sûre et efficace pour traiter les efflorescences d’algues nocives.

Génétique des plantes

Au 21e siècle, de plus en plus de phytologues travaillent à la compréhension de la génétique des plantes.

Plusieurs espèces ont vu leur génome entier séquencé, et les données ont été partagées et utilisées pour comprendre comment la génétique des plantes cultivées peut permettre le développement de nouvelles variétés plus tolérantes au changement climatique ou plus nutritives pour la consommation humaine.

La première plante dont le génome entier a été cartographié était la “pas si mauvaise herbe”, la “plante modèle”, Arabidopsis thaliana (thale cress). Pour ce faire, une équipe de recherche internationale de plus de 200 scientifiques, issus de 35 laboratoires, a été mise à contribution. Notre propre professeur Mike Bevan a supervisé la coordination du séquençage du chromosome 4.

Au John Innes Centre, nous visons à accroître la compréhension de la génétique et de la biologie des plantes et à exploiter la biodiversité végétale pour améliorer les performances des cultures de manière durable,.

En 2018, en travaillant en partenariat avec des collègues de l’Institut Earlham, du Laboratoire Sainsbury et de l’Institut européen de bioinformatique, nous avons pu publier les analyses de séquences d’ADN les plus précises et les plus complètes du génome notoirement complexe du blé à ce jour.

En attendant, le Dr Judith Irwin, en collaboration avec Dame Professeur Caroline Dean, a traduit notre compréhension de la façon dont les plantes contrôlent et régulent le temps de floraison à partir de la recherche fondamentale utilisant Arabidopsis, pour permettre le contrôle de la floraison dans le plant de brocoli, et utiliser ces connaissances pour développer un nouveau brocoli à croissance rapide.

Technologie génétique

La modification génétique et l’édition de gènes sont des techniques utilisées par les phytologues pour modifier les caractéristiques ou les traits des plantes en changeant leur ADN.

Ces technologies peuvent inhiber l’expression de traits nuisibles ou introduire de nouvelles caractéristiques qui sont bénéfiques, et œuvrent aux mêmes objectifs que la sélection végétale traditionnelle mais de manière plus contrôlée et plus rapide.

Nous dépendons des plantes pour nous nourrir, et cela signifie que les changements environnementaux, y compris le changement climatique, ont des conséquences majeures pour l’humanité.

La compréhension et la préservation de la biodiversité végétale sont essentielles pour la protection de notre approvisionnement alimentaire et pour sauver des espèces emblématiques comme le frêne (Fraxinus excelsior).

Comprendre l’impact de l’environnement sur les plantes et leurs gènes, et travailler à la conception du blé du futur sont au cœur de deux des programmes stratégiques du John Innes Centre.

La science des plantes au John Innes Centre

Notre propre histoire dans le domaine de la science des plantes remonte au début du 20e siècle et à la mort du promoteur immobilier et philanthrope londonien John Innes (1829-1904).

Les dernières volontés d’Innes stipulaient que la majeure partie de sa fortune devait être utilisée pour créer une école d’enseignement horticole ou un musée et une galerie d’art locaux.

Pour décider du sort de l’héritage, une organisation caritative a été créée, la John Innes Charity (aujourd’hui appelée John Innes Foundation). Après sa création, la Charité a mené de longues négociations avec le Conseil de l’agriculture, le Conseil de l’éducation et les commissaires de la Charité, qui ont finalement accepté de créer un nouvel institut.

L’Institut horticole John Innes serait une école de formation avancée pour les jardiniers, une station de recherche sur la sélection fruitière et une institution pour “l’expérimentation et la recherche horticoles avec un accent sur la génétique des plantes”.

Plus de 100 ans plus tard, le Centre John Innes est reconnu internationalement comme un leader mondial en génétique, en recherche microbienne et en sciences végétales.