Recours aux analyses fondées sur l'ADN pour assurer la qualité des grains

Biotechnologie des grains
Tigst Demeke, Ph. D.

Tigst Demeke, Ph. D.
Chercheur et gestionnaire de programme
Biotechnologie des grains
tigst.demeke@grainscanada.gc.ca

Membres de l’équipe

Chercheur et gestionnaire de programme

  • Tigst Demeke, Ph. D.

Biologiste

  • Michelle Holigroski

Techniciens

  • Mathieu Dusabenyagasani
  • Maria Eckhardt
  • Monika Eng
  • Danny Saydak

L’équipe du programme de Biotechnologie des grains met au point et évalue des méthodes d’analyse de l’ADN pour dépister des événements de transformation génétique (GM) dans les grains et utilise ces méthodes pour exercer une surveillance, le cas échéant. Comme de nombreux pays ont des règlements qui régissent l’approbation et la traçabilité des ingrédients alimentaires qui ont subi des modifications génétiques, il est important que nous puissions détecter et quantifier les événements GM non approuvés ou qui ont été abandonnés pour nous assurer que les grains canadiens aient accès à divers marchés. Nous effectuons également des analyses d’ADN pour surveiller les expéditions de blé afin de détecter la présence de variétés qui ne satisfont pas aux exigences précises de certaines classes de blé ainsi que pour certifier la pureté variétale des cargaisons d’orge brassicole.

Détection de multiples événements GM dans le soja

Le nombre de nouveaux événements GM dans le soja et le canola n’a cessé d’augmenter depuis le milieu des années 1990, et nous disposons actuellement de méthodes validées pour détecter et quantifier 18 différents événements GM dans le soja (tableau 1). Ces méthodes sont fondées sur la réaction en chaîne de la polymérase (PCR) et elles ont une limite de détection et une limite de quantification de 0,05 %.

La détection par PCR de chaque événement GM dans un même échantillon de soja peut prendre beaucoup de temps, mais grâce à nos méthodes, nous pouvons détecter de nombreux événements GM en même temps. Nous distribuons les concentrations d’amorces et de sondes nécessaires dans des plaques à 96 puits et les congelons. Après l’ajout de l’échantillon d’ADN et des autres ingrédients nécessaires aux essais, nous analysons l’échantillon d’ADN pour les 18 événements GM à l’aide de quatre essais PCR pour chaque événement. Une fois les événements GM positifs identifiés dans l’échantillon, nous déterminons leur quantité au moyen d’un essai par PCR quantitative en temps réel. Notre laboratoire utilise le système de PCR en temps réel QuantStudioTM 7 Pro pour détecter et quantifier des événements GM dans les échantillons de grain (figure 1). Cet équipement a amélioré notre capacité d’effectuer des essais par PCR et remplace le système 7500 Applied BiosystemsTM utilisé dans notre laboratoire de 2004 à 2023.

Pureté de la variété CDC Copeland

La variété est une considération importante lorsque l’orge est sélectionnée à des fins de maltage, et la plupart des acheteurs exigent une pureté variétale minimale de 95 %. Récemment, la pureté de la variété CDC est devenue une grande préoccupation lors de la découverte d’un pourcentage relativement élevé d’un profil ADN non désigné dans des échantillons de la saison de culture 2022. Nous avons collaboré avec le programme Microbiologie et génomique des grains du Laboratoire de recherches sur les grains, l’Agence canadienne d’inspection des aliments, des sélectionneurs et des partenaires de l’industrie pour procéder à l’analyse d’échantillons d’orge CDC Copeland afin de détecter ce profil d’ADN non désigné. Il a ensuite été confirmé que les semences de l’obtenteur initial de CDC Copeland contenaient de faibles quantités du profil d’ADN non désigné et que la présence de ce profil n’était pas un événement de contamination. Une étude menée par le programme Mouture et maltage – Recherche sur l’orge et d’autres grains du Laboratoire de recherches sur les grains a conclu que les caractéristiques des grains et les caractéristiques de maltage n’étaient pas différentes dans les échantillons d’orge CDC Copeland qui présentaient des quantités élevées du profil d’ADN non désigné. Nous avons également collaboré avec le programme Mouture et maltage – Recherche sur l’orge et d’autres grains pour l’analyse de certains échantillons de cargaisons et d’échantillons de récolte.

Technologie utilisée pour la surveillance de l’identification variétale

Pour nous assurer que toutes les variétés sont représentées dans notre base de données, il faut que les sélectionneurs collaborent et fournissent des échantillons de nouvelles semences d’orge et de blé.

Pendant de nombreuses années, nous avons évalué la pureté variétale des échantillons d’orge au moyen d’un système Li-Cor, qui repose sur l’utilisation de marqueurs d’ADN appelés microsatellites. Même si cette méthode est précise, elle n’est pas efficace, car seulement un nombre limité d’échantillons peuvent être analysés à la fois. Le système Takara SmartChip, qui a été validé par le programme Microbiologie et génomique des grains du Laboratoire de recherches sur les grains, est maintenant utilisé, car il offre une grande capacité d’identification des variétés d’orge canadienne à l’aide de 24 marqueurs d’ADN.

Pour analyser des échantillons de cargaisons de blé, nous utilisons la technologie de génotypage OpenArrayTM et notre base de données qui contient les profils d’ADN de nombreuses variétés de blé. La base de données est mise à jour à mesure que de nouvelles variétés apparaissent.

Activités de surveillance récentes

Du 1er août 2022 au 31 juillet 2023, nous avons analysé la composition variétale des échantillons suivants :

  • 612 échantillons de cargaisons de blé, dont 178 échantillons ont fait l’objet d’une analyse plus approfondie;
  • 200 échantillons de cargaisons de blé dur;
  • 36 échantillons de cargaisons regroupés (anciennement appelés échantillons composites de cargaisons prélevés mensuellement);
  • 60 échantillons de blé des essais coopératifs;
  • 68 échantillons de blé du Programme d’échantillons de récolte;
  • 23 échantillons de cargaisons d’orge qui nous ont été soumis.

De plus, 76 échantillons de cargaisons de blé ont été analysés pour détecter la présence de l’événement GM MON71200. Depuis le début des essais de dépistage mis en place en 2018, cet événement GM n’a pas été détecté, mais les exportateurs de blé peuvent demander des essais moyennant des frais de service.

Figure 1  Instrument QuantStudioTM 7 Pro utilisé pour les essais par PCR en temps réel.
Instrument QuantStudio(TM)
Tableau 1  Méthodes d’analyse par PCR quantitative en temps réel validées pour le dépistage d’événements GM dans le soja.
Événement GM Trait
A2704-12 Tolérance à l’herbicide glufosinate (Liberty)
A5547 Tolérance à l’herbicide glufosinate
BPS-CV127 Tolérance aux herbicides de la famille des imidazolinones
DAS44406-6 Tolérance aux herbicides glufosinate, glyphosate et 2,4 -D
DAS68416-4 Tolérance aux herbicides glufosinate et 2,4 -D
DAS81419-2 Tolérance à l’herbicide glufosinate et résistance aux lépidoptères
DP305423 Haute teneur en acide oléique/faible teneur en acide linoléique et linolénique
DP356043 Tolérance aux herbicides glyphosate et sulfonylurées
FG72 Tolérance aux herbicides glyphosate et isoxaflutole
GMB151 Tolérance à l’herbicide isoxaflutole et résistance aux nématodes à kystes
MON40-3-2 Tolérance à l’herbicide glyphosate (Roundup Ready I)
MON88701 Résistance aux lépidoptères
MON87705 Tolérance à l’herbicide glyphosate; huile/acide gras modifié
MON87708 Tolérance à l’herbicide Dicamba
MON87751 Résistance aux lépidoptères
MON87769 Tolérance à l’herbicide glyphosate; huile/acide gras modifié
MON89788 Tolérance à l’herbicide glyphosate (Roundup Ready II)
SYHTOH2 Tolérance aux herbicides glufosinate et mésotrione
Publications récentes
  • Lee, S-J., M. Eckhardt, M. Dusabenyagasani, M. Izydorczyk, T. Demeke, D. Perry et S. Walkowiak. « Identification of Canadian barley varieties by high-throughput SNP genotyping ». Canadian Journal of Plant Science, e-First (2024). https://doi.org/10.1139/cjps-2023-0187 (en anglais)