Generating solutions

Les méthodes de génomique, mises au point les premières fois dans des études d’organismes unicellulaires simples, sont appliquées avec beaucoup de succès à des cultures importantes. La génomique fournit un moyen d’examiner et d’analyser tous les gènes (autrement dit le génome) qui définissent la culture afin d’en améliorer le rendement et la productivité, tout en réduisant les coûts de production. Il est devenu évident, au cours des dernières années, que le génome est plus que la somme des gènes qui codent les protéines cellulaires. À vrai dire, les régions (« ADN non codant ou intergénique ») situées entre les gènes qui codent les protéines sont importantes dans la régulation de l’activité de ces derniers. Les études des plantes, des humains et d’animaux donnent à penser qu’un grand nombre de ces régions d’ADN non codant peuvent avoir une profonde signification, contenant les éléments mêmes qui régulent les gènes ou assurent une nouvelle fonction.

Nous voulons utiliser la génomique pour identifier, caractériser et valider les régions d’ADN non codant qui jouent un rôle direct dans la détermination des caractéristiques importantes pour les cultures canadiennes. Nous avons choisi de concentrer nos travaux sur une plante appelée Arabidopsis pour deux raisons. Premièrement, on en sait plus sur la génétique et la génomique de cette plante que sur n’importe quelle autre dans le monde. Deuxièmement, Arabidopsis est un proche parent de plusieurs cultures importantes pour l’économie canadienne (p. ex. canola). Ainsi, en comparant Arabidopsis à d’autres plantes, nous pourrons identifier d’importantes régions d’ADN non codant, y compris des régions pertinentes pour les cultures canadiennes.

Pour y parvenir, nous déterminerons la séquence pangénomique de plusieurs proches parents d’Arabidopsis et du canola, et nous utiliserons l’information obtenue pour des études comparatives à l’intérieur même des espèces et entre elles. Nous ciblerons des régions d’ADN non codant par des prédictions informatiques et nous les validerons par des expériences fondées sur des méthodes de la génétique et de la génomique des populations. Les conclusions importantes seront protégées en vue d’une exploitation ultérieure. Nous prévoyons que notre projet ciblera des régions d’ADN non codant dont le potentiel d’amélioration des cultures sera avéré. L’équipe du projet générera aussi des données, des compétences spécialisées et un personnel chevronné sur lesquels pourront s’appuyer les applications futures d’amélioration des cultures.

(En anglais seulement)

Integrated GE3LS Research Component: The Integration of Genomics with Plant Breeding
GE3LS Project Leader: Anwar Naseem, McGill University

Summary
The use of genomic methods to improve crops has implications for Canadian society. As the demand for food rises, crops with traits that allow them to thrive in marginal conditions, such as cold tolerance, drought tolerance and low-nitrogen will become increasingly important. In order for scientific knowledge to be brought safely and effectively to practical application, the GE3LS component of the project will pursue several research themes to address economic, policy and legal questions related to agricultural genomics.

First, to inform and guide the scientific aspects of the overall project, a socio-economic impact analysis of the traits that are coded by the target genes will be conducted, so that the genes that hold the greatest societal benefit are selected. Second, we will develop methods of estimating the value of genomics patents to the agricultural industry. We will carry out case studies of five selected patents that are likely to come from the genomic research component of this project. We will consider several indicators, such as economic value, impact on knowledge creation and expert analysis of specific patents.

Finally, we will explore how advances in genomics have affected the productivity of the plant breeding process by comparing the economic returns to marker assisted breeding with conventional breeding methods. The outcomes of this phase of the research will be widely applicable to crop-improvement generally and in providing guidance on ways to improve the breeding efficiency. Our research will have important policy implications for the future of agricultural genomics in Canada, and how the integration of genomics with plant breeding can best be realized.