From Staminate Flower Induction to Seed Harvest: Feminised Seed Production in Cannabis sativa

Dans le monde de la sélection végétale, l'objectif est souvent de créer des descendants qui portent les meilleurs traits de leurs parents, combinant la force de l'un avec la saveur de l'autre. Pour la plupart des cultures, il s'agit d'un processus direct consistant à prendre du pollen d'une plante mâle et à le placer sur la fleur femelle d'un partenaire choisi. Cependant, le cannabis présente un casse-tête biologique unique. Il est dioïque, ce qui signifie que les individus sont distinctement mâles ou femelles, et le produit commercial — la fleur — ne se trouve que sur la plante femelle. Dans un cadre commercial, la présence d'un seul plant mâle est un désastre, car son pollen féconderait les femelles, les faisant produire des graines au lieu des fleurs denses et sans graines qui sont récoltées. Cette séparation stricte rend la sélection traditionnelle difficile, car les scientifiques ne peuvent pas facilement croiser deux plantes femelles d'élite pour créer une nouvelle variété améliorée sans introduire de génétique mâle ou risquer des graines indésirables.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs cherchent depuis longtemps un moyen de changer temporairement le sexe d'une plante femelle, en la convainquant de produire du pollen sans altérer son code génétique. Ce processus repose sur un traitement chimique qui interrompt les signaux hormonaux naturels de la plante, plus précisément en bloquant une hormone appelée éthylène, essentielle au développement des fleurs femelles. Lorsque ce signal est réduit au silence au moment opportun, le système reproducteur de la plante change de mode et commence à développer des fleurs mâles au lieu de fleurs femelles. Bien que le concept soit connu depuis un certain temps, l'application pratique a été incohérente, de nombreuses tentatives n'ayant pas réussi à produire suffisamment de pollen viable ou entraînant des plantes trop stressées pour fonctionner correctement. Le défi consistait à transformer un tour de passe-passe de laboratoire en une méthode fiable et à l'échelle industrielle pour créer des graines « féminisées » — des graines qui sont génétiquement femelles mais issues d'un croisement entre deux parents femelles.

Une équipe de chercheurs d'Agriculture Victoria a désormais comblé cette lacune en développant un système complet, étape par étape, pour produire ces graines. Leur travail va au-delà de la simple application chimique pour créer un flux de travail complet, de la culture initiale des plantes jusqu'à la récolte finale des graines. Le processus commence par la prise de boutures d'une seule plante femelle de haute qualité et leur culture dans un environnement contrôlé. Les chercheurs gèrent soigneusement la forme de ces plantes, les taillant pour encourager une structure de ramification spécifique qui garantit que le spray chimique puisse atteindre chaque partie de la canopée. Cette préparation est cruciale, car les plantes doivent être assez robustes pour supporter le traitement tout en restant accessibles pour le travail délicat qui suit.

Une fois que les plantes sont prêtes, l'équipe applique une solution de thiosulfate d'argent, un mélange chimique qui déclenche le changement de sexe. Il ne s'agit pas d'un événement unique, mais d'une campagne soutenue. Les plantes sont pulvérisées trois fois par semaine pendant plusieurs semaines, dès que les fleurs commencent à se former. Le moment de l'application est critique ; le spray doit être appliqué dans l'obscurité ou sous une lumière tamisée car le produit chimique se décompose rapidement lorsqu'il est exposé à une lumière vive. Au fil des semaines, les fleurs femelles des plantes traitées subissent une transformation visible. Au lieu de développer les structures collantes et filamenteuses utilisées pour capturer le pollen, les fleurs gonflent et commencent à former de petits sacs ronds contenant du pollen. Ces sacs, qui diffèrent de ceux d'une plante mâle naturelle, finissent par jaunir et éclater, libérant un nuage de pollen viable.

Les chercheurs ont découvert que pour obtenir suffisamment de pollen pour un programme de sélection réussi, ils devaient pulvériser les plantes de manière répétée sur une période de trois à quatre semaines. Ils ont récolté le pollen en ramassant délicatement les sacs et en les secouant à travers des tamis fins pour séparer les grains du matériel végétal. Ce pollen a ensuite été conservé dans un congélateur pour le maintenir en vie jusqu'à ce qu'il soit nécessaire. La phase suivante consistait à prendre ces grains stockés et à les brosser manuellement sur les stigmates d'autres plantes femelles qui n'avaient pas été traitées. Ces plantes réceptrices étaient cultivées en parallèle, synchronisées de sorte que leurs fleurs soient prêtes à recevoir le pollen au moment même où les plantes donneuses en produisaient. En utilisant un pinceau fin pour appliquer le pollen directement, l'équipe a assuré une pollinisation croisée précise et a évité toute contamination indésirable.

Les résultats de cette méthode ont été substantiels. À partir de seulement trois plantes réceptrices qui ont été pollinisées selon cette technique, l'équipe a récolté environ 3 000 graines. Ce rendement démontre que la méthode est non seulement scientifiquement fondée, mais aussi pratique pour produire les grandes quantités de graines nécessaires aux programmes de sélection. Les graines produites étaient toutes femelles, confirmant que le matériel génétique provenait entièrement des deux parents femelles. Les chercheurs ont noté que, bien que les plantes donneuses traitées aient montré des signes de stress, tels que le jaunissement des feuilles, cela faisait partie normale du processus et n'a pas empêché la formation réussie du pollen. En fait, le stress était un signe que le traitement chimique fonctionnait efficacement pour supprimer les organes reproducteurs femelles et rediriger l'énergie de la plante vers la création de structures mâles.

Cette étude marque une étape importante pour l'industrie du cannabis en fournissant un cadre fiable pour la création de variétés hybrides d'élite. Avant ce travail, les sélectionneurs étaient souvent confrontés à l'imprévisibilité de la réversion sexuelle ou à l'absence d'une méthode standardisée pour produire des graines en masse. Le nouveau protocole offre une voie claire pour générer des graines génétiquement uniformes, qui peuvent être stockées pendant de longues périodes et utilisées pour cultiver des plantes identiques à leurs parents. Il s'agit d'un avantage majeur par rapport à la norme actuelle de l'industrie qui consiste à cloner des plantes à partir de boutures, un processus laborieux et qui comporte un risque plus élevé de maladies. En permettant la création de graines à partir de deux plantes femelles sélectionnées, la méthode permet aux sélectionneurs de fixer les traits désirables et de créer de nouveaux hybrides avec une plus grande précision. Ce travail suggère qu'avec cet outil, le potentiel de la sélection scientifique pour le cannabis est enfin débloqué, faisant passer la culture d'un état de propagation manuelle à un système agricole plus avancé basé sur les semences.