La tomate pourrait connaître un redémarrage génétique à partir d'un ancêtre sauvage

La tomate pourrait connaître un redémarrage génétique à partir d'un ancêtre sauvage

Aaron J. Bouchie*

Solanum pimpinellifolium, l'ancêtre de la tomate (Carmen Catalá Lab/Provided)

Il y a des milliers d'années, les habitants de la région connue aujourd'hui sous le nom d'Amérique du Sud ont commencé à domestiquer Solanum pimpinellifolium, une plante herbacée aux petits fruits au goût intense. Au fil du temps, la plante a évolué pour devenir S. lycopersicum – la tomate cultivée moderne.

Bien que les tomates d'aujourd'hui soient plus grosses et plus faciles à cultiver que leur ancêtre sauvage, elles sont également moins résistantes aux maladies et aux stress environnementaux comme la sécheresse et les sols salés.

Des chercheurs de l'Institut Boyce Thompson ont créé un génome de référence de haute qualité pour S. pimpinellifolium et ont découvert des sections du génome qui sous-tendent la saveur, la taille et le mûrissement des fruits, la tolérance au stress et la résistance aux maladies. Leurs résultats ont été publiés le 16 novembre dans Nature Communications.

« Ce génome de référence permettra aux chercheurs et aux phytogénéticiens d'améliorer des caractéristiques comme la qualité du fruit et la tolérance au stress de la tomate, par exemple, en les aidant à découvrir de nouveaux gènes dans la tomate moderne ainsi qu'en réintroduisant des gènes de S. pimpinellifolium qui ont été perdus au fil du temps », a déclaré Zhangjun Fei, coauteur correspondant et professeur adjoint à l'École de Sciences Végétales Intégratives (SIPS) du Collège d'Agriculture et des Sciences de la Vie (CALS).

Bien que d'autres groupes aient déjà séquencé S. pimpinellifolium, M. Fei a déclaré que ce génome de référence est plus complet et plus précis, en partie grâce aux technologies de séquençage de pointe qui permettent de lire de très longs morceaux d'ADN.

« Les technologies de séquençage plus anciennes qui permettent de lire de courts morceaux d'ADN peuvent identifier des mutations au niveau d'une seule base », a déclaré Shan Wu, une scientifique postdoctorale du laboratoire de M. Fei et coauteur de l'article. « Mais elles ne sont pas très efficaces pour trouver des variantes structurelles comme les insertions, les délétions, les inversions ou les duplications de gros morceaux d'ADN. »

« De nombreux traits connus de la tomate sont causés par des variantes structurelles, c'est pourquoi nous nous sommes concentrés sur elles », a déclaré Mme Fei. « Les variantes structurelles sont également sous-étudiées car elles sont plus difficiles à identifier. »

Le groupe de Mme Fei a comparé son génome de référence de S. pimpinellifolium à celui de la tomate cultivée, appelée 'Heinz 1706', et a trouvé plus de 92.000 variantes structurelles.

Les chercheurs ont ensuite passé au peigne fin le pan-génome de la tomate, une base de données contenant les génomes de plus de 725 tomates cultivées et tomates sauvages étroitement apparentées, et ont découvert des variantes structurelles liées à de nombreux traits importants. Par exemple, la tomate cultivée moderne présente des délétions génomiques qui réduisent ses niveaux de lycopène, un pigment rouge ayant une valeur nutritive, et une insertion qui réduit sa teneur en saccharose.

Jim Giovannoni, membre du corps enseignant du BTI et co-auteur de l'étude, a déclaré que de nombreux consommateurs sont déçus par la qualité et la saveur des tomates de production moderne parce que les efforts de sélection passés ont ignoré ces traits au profit de la performance et du rendement.

« L'identification de la diversité génétique supplémentaire capturée dans le génome de S. pimpinellifolium offre aux sélectionneurs la possibilité de réintroduire certaines de ces caractéristiques importantes dans les tomates achetées en magasin », a déclaré M. Giovannoni, professeur adjoint au SIPS et scientifique au Service de Recherche Agricole du Ministère Américain de l'Agriculture.

Les chercheurs ont trouvé de nombreuses autres variantes structurelles qui pourraient intéresser les sélectionneurs de plantes, notamment des variantes de nombreux gènes de résistance aux maladies et de gènes impliqués dans la taille des fruits, le mûrissement, la régulation hormonale, le métabolisme et le développement des fleurs, des graines et des feuilles.

« Tant de diversité génétique a été perdue lors de la domestication de la tomate », a déclaré Mme Fei. « Ces données pourraient aider à ramener une partie de cette diversité et faire en sorte que les tomates aient meilleur goût, soient plus nutritives et plus résistantes. »

Parmi les autres membres du corps professoral du BTI, citons Carmen Catalá, professeure adjointe au SIPS, Gregory Martin, professeur au SIPS, et Lukas Mueller, professeur adjoint au SIPS. Susan Strickler, directrice du Centre de Biologie Informatique du BTI, a également contribué à l'étude.

La recherche a été soutenue par la National Science Foundation. Le matériel végétal pour le séquençage des gènes a été fourni par le C.M. Rick Tomato Genetics Resource Center de l'Université de Californie, à Davis.

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* Aaron J. Bouchie est rédacteur scientifique au Boyce Thompson Institute.

Source : Tomato could get genetic reboot from wild ancestor | Cornell Chronicle