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Une équipe de recherche retrace l'évolution de la tomate domestiquée
Université du Massachusetts Amherst*
Des biologistes de l'UMass Amherst ont mené un travail de détective de l'évolution sur les origines du fruit.
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Un échantillon de tomates sauvages, intermédiaires et cultivées incluses dans une étude sur l'histoire de la domestication de la tomate en Amérique latine. Une nouvelle étude génétique menée par des biologistes de UMass Amherst a permis de mieux comprendre l'histoire complexe de l'évolution de la tomate moderne domestiquée au cours des derniers millénaires. Photo Université de Géorgie/Alexis Ramos.
AMHERST, Mass. – Dans un nouvel article, une équipe de biologistes et de généticiens évolutionnistes dirigée par Ana Caicedo, professeur associé, auteur principal, avec Hamid Razifard, premier auteur, à l'Université du Massachusetts Amherst, et d'autres, rapportent qu'ils ont identifié les chaînons manquants dans l'évolution de la tomate, qui est passée d'un fruit de la taille d'une myrtille sauvage en Amérique du Sud à la tomate moderne plus grosse d'aujourd'hui.
Le chaînon manquant qui mérite plus d'attention qu'il n'en a reçu jusqu'à présent, disent-ils, est l'une des nombreuses variantes intermédiaires entre la tomate entièrement sauvage et la tomate entièrement domestiquée. Les résultats de leurs études génétiques indiquent que la tomate moderne cultivée est plus étroitement liée à un groupe de tomates ressemblant à des mauvaises herbes [weed-like tomato group] que l'on trouve encore au Mexique qu'à des types intermédiaires semi-domestiqués que l'on trouve en Amérique du Sud.
M. Razifard, un chercheur postdoctoral du laboratoire de Mme Caicedo, déclare : « Ce qui est nouveau, c'est que nous proposons qu'il y a environ 7.000 ans, ces mauvaises herbes ont pu être redomestiquées dans la tomate cultivée. » La tomate cultivée commune est la culture maraîchère la plus importante et la plus répandue au monde et un modèle important pour l'étude du développement des fruits, soulignent Mme Caicedo et ses collègues.
Dans ce travail, qui fait partie d'un effort de recherche plus large soutenu par la National Science Foundation et dirigé par Esther van der Knaap de l'Université de Géorgie, les chercheurs affirment que pendant de nombreuses années, une vision trop simplifiée de la domestication de la tomate a été considérée comme impliquant deux transitions majeures, la première de la petite Solanum pimpinellifolium L. (SP) sauvage à une intermédiaire semi-domestiquée, S. lycoperiscum L. var. cerasiforme (SLC). La seconde était une transition d'un groupe intermédiaire (SLC) à une tomate cultivée entièrement domestiquée (S. lycopersicum L. var. lycopersicum (SLL)).
Leurs études génétiques portent sur le rôle de ce qu'ils appellent une étape intermédiaire «litigieuse sur le plan historique » et complexe de la domestication de la tomate, un chapitre essentiel qui ne doit pas être négligé dans le long voyage de la tomate de l'état sauvage à la domestication. Des détails figurent dans une édition en accès avancé de Molecular Biology and Evolution.
M. Razifard et ses collègues, qui ont créé un ensemble de données publiques sur les variants génomiques pour cette étude, ont utilisé le séquençage du génome entier de variétés sauvages, intermédiaires et domestiquées (SP, SLC et SLL), ainsi que des analyses génomiques de populations pour reconstruire la domestication de la tomate, en se concentrant sur les changements évolutifs, en particulier dans les stades intermédiaires (SLC). Ils ont généré de nouvelles séquences du génome entier pour 166 échantillons, en accordant une attention particulière aux variants intermédiaires de leur aire d'origine et aux fruits cultivés du Mexique, auparavant sous-représentés dans les études.
Selon M. Razifard, « nous avons découvert que SLC pourrait être originaire de l'Équateur il y a environ 80.000 ans, en tant qu'espèce sauvage plutôt que domestiquée. Il a été cultivé au Pérou et en Équateur par les indigènes, qui ont ensuite créé des tomates de taille moyenne. Nous avons également découvert que deux sous-groupes du groupe intermédiaire pourraient s'être propagés vers le nord en Amérique centrale et au Mexique, peut-être comme une mauvaise herbe accompagnant d'autres cultures. »
« Fait remarquable, ces extensions vers le nord de SLC semblent avoir perdu certains des phénotypes liés à la domestication présents en Amérique du Sud. Ils poussent encore dans les milpas du Mexique, où les gens les utilisent comme nourriture bien qu'ils ne les cultivent pas intentionnellement », ajoute-t-il. Les milpas sont des champs où les agriculteurs plantent de nombreuses cultures différentes dans la même zone.
Mme Caicedo et lui notent qu'une origine de la tomate domestique provenant d'ancêtres ressemblant à des mauvaises herbes a été proposée en 1948 sur la base des nombreux noms indigènes qui existent pour la tomate ressemblant à des mauvaises herbes, par opposition à un nombre plus restreint de noms pour la tomate cultivée commune. Cette hypothèse a été contestée par d'autres personnes qui se sont opposées à ce que le Mexique soit un centre de domestication de la tomate en raison de l'absence de tomates complètement sauvages dans ce pays.
Selon M. Razifard, « la façon dont les tomates se sont déplacées vers le nord reste un mystère. Nous n'avons que des preuves génétiques et aucune preuve archéologique car les graines de tomates ne se conservent pas bien dans les archives archéologiques ».
Les chercheurs soulignent que l'exploration des étapes intermédiaires de la domestication de la tomate a « des implications directes pour l'amélioration des plantes ». Par exemple, ils ont observé certains signaux de sélection dans certaines populations intermédiaires pour des allèles impliqués dans la résistance à des maladies et la tolérance à la sécheresse, ce qui est important selon M. Razifard. « Ces preuves sont utiles pour trouver des allèles candidats qui peuvent être utilisés pour créer des tomates résistantes à des maladies et/ou tolérantes à la sécheresse ». D'autres populations intermédiaires avaient une teneur plus élevée en bêta-carotène ou en sucre, des caractéristiques attrayantes pour les consommateurs.
Le biologiste de l'évolution déclare : « C'est le genre d'article que Darwin aurait aimé lire. Il a tiré bon nombre de ses idées sur l'évolution de l'étude des plantes, en particulier des cultures. Il a beaucoup correspondu avec des botanistes avant de finaliser sa théorie de l'évolution par la sélection naturelle. »
Chercheur postdoctoral qui a effectué une grande partie des analyses de génomique des populations pour ce projet, M. Razifard ajoute qu'il veut soutenir le mouvement de la biologie contre la « cécité aux plantes », la tendance à ignorer l'importance des plantes dans l'étude de l'évolution ainsi que d'autres sous-domaines de la biologie. De plus, il est originaire d'une région azerbaïdjanaise minoritaire d'Iran et déclare : « Cet article est spécial pour moi car c'est mon premier avec une liste d'auteurs à majorité féminine. Je me sens chanceux de faire partie d'une génération qui change la science, et j'espère que cet article servira de modèle pour l'égalité des sexes dans les domaines des STIM. [science, technologie, ingénierie et mathématiques]. »
Plus de ressources
« Genomic Evidence for Complex Domestication History of the Cultivated Tomato in Latin America » (preuves génomiques pour une histoire complexe de la domestication de la tomate cultivée en Amérique latine)
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