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La possibilité de cibler des cassures double-brin (CDBs) à des sites prédéterminés du génome eucaryote conduisant à des crossovers (COs) a été démontrée chez la levure par expression d'une fusion de la protéine SP011 avec le domaine de liaison (BD) à l'ADN du facteur de transcription GAL4 ainsi qu'avec d'autres facteurs de transcription. Plus récemment, la possibilité de guider SP011 à des sites spécifiques par sa fusion avec un domaine TALE ou un ensemble CRISPR/dCas9 a permis une augmentation d'un facteur 2 à 6 des COs aux sites ciblés. Ces deux stratégies de redistribution et de ciblage de la recombinaison ont été abordées chez le riz, en utilisant un fonds hybride distant F1: la première utilisant l'accumulation de la protéine de fusion GAL4BD::SP0i1-1 (SpiXl) et la seconde une fusion dCas9::SP011-1 guidée par un ARN guide. Le génotypage par séquençage de la population F2 SpiXl n'a pas montré d'inflation de la carte génétique mais des intervalles présentant des excès ou des déficits de recombinants par rapport à la population témoin. Globalement, un effet modéré mais significatif de la présence de sites UAS dans les intervalles avec excès de recombinants a été mis en évidence. Les cos excédentaires tendaient à se retrouver au voisinage des sites cibles UAS dans les intervalles analysés. Le ciblage de la recombinaison à un site prédéterminé du génome par accumulation d'une fusion dCas9::SP011-1 guidée par deux sgRNA spécifiques a été tenté sur deux chromosomes différents du riz. Si une première région n'a pas révélé d'augmentation du nombre de recombinants, le nombre de recombinants a doublé sur la seconde, les recombinants surnuméraires se localisant dans un intervalle de 900pb situé à 3-4 kpb des sites de fixation de la dCas9. Ces premiers résultats sont encourageants pour indiquer qu'une redistribution et/ou un ciblage de la recombinaison sont possibles chez le riz.

International audience; In the last 15 years, outstanding progress has been made in understanding the function of meiotic genes in the model dicot and monocot plants Arabidopsis and rice (Oryza sativa L.), respectively. This knowledge allowed to modulate meiotic recombination in Arabidopsis and, more recently, in rice. For instance, the overall frequency of crossovers (COs) has been stimulated 2.3- and 3.2-fold through the inactivation of the rice FANCM and RECQ4 DNA helicases, respectively, two genes involved in the repair of DNA double-strand breaks (DSBs) as noncrossovers (NCOs) of the Class II crossover pathway. Differently, the programmed induction of DSBs and COs at desired sites is currently explored by guiding the SPO11-1 topoisomerase-like transesterase, initiating meiotic recombination in all eukaryotes, to specific target regions of the rice genome. Furthermore, the inactivation of 3 meiosis-specific genes, namely PAIR1, OsREC8 and OsOSD1, in the Mitosis instead of Meiosis (MiMe) mutant turned rice meiosis into mitosis, thereby abolishing recombination and achieving the first component of apomixis, apomeiosis. The successful translation of Arabidopsis results into a crop further allowed the implementation of two breakthrough strategies that triggered parthenogenesis from the MiMe unreduced clonal egg cell and completed the second component of diplosporous apomixis. Here, we review the most recent advances in and future prospects of the manipulation of meiotic recombination in rice and potentially other major crops, all essential for global food security.

In Arabidopsis thaliana, the High-Affinity Transport System (HATS) for root NO3 - uptake depends mainly on four NRT2 transporters, namely NRT2.1, NRT2.2, NRT2.4 and NRT2.5. The HATS is the target of many regulations to coordinate nitrogen (N) acquisition with the N status of the plant and with carbon (C) assimilation through photosynthesis. At the molecular level, C and N signaling pathways have been shown to control gene expression of the NRT2 transporters. Although several regulators of these transporters have been identified in response to either N or C signals, the response of NRT2 genes expression to the interaction of these signals has never been specifically investigated and the underlying molecular mechanisms remain largely unknown. To address this question we used an original systems biology approach to model a regulatory gene network targeting NRT2.1, NRT2.2, NRT2.4 and NRT2.5 in response to N/C signals. Our systems analysis of the data highlighted the potential role of three putative transcription factors, TGA3, MYC1 and bHLH093. Functional analysis of mutants combined with yeast one hybrid experiments confirmed that all 3 transcription factors are regulators of NRT2.4 or NRT2.5 in response to N or C signals.

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