Des chercheurs créent des outils génomiques précieux pour l'industrie du coton

Des chercheurs créent des outils génomiques précieux pour l'industrie du coton

Sarah Sharman, Alliance pour la Science*

Nous vivons dans un monde en constante évolution et en pleine croissance. Les changements climatiques, l'apparition de ravageurs et d'autres facteurs de stress environnementaux exercent une pression sur les cultures commerciales qui nourrissent et alimentent le monde. Alors que nous nous efforçons de répondre à la demande croissante de cultures vivrières et de fibres durables et de haute qualité, la génomique apparaît comme un outil puissant pour nos efforts. En comprenant le code génétique des plantes, les chercheurs et les sélectionneurs peuvent mettre au point des cultures offrant des rendements accrus, une meilleure résistance aux parasites et aux maladies et une plus grande adaptabilité aux défis environnementaux.

La sélection fondée sur l'information génomique profite principalement aux cultures dotées de ressources génomiques existantes de grande qualité, comme le riz et le blé. Les cultures dont les ressources génomiques sont moins matures doivent continuer à s'appuyer sur les méthodes de sélection traditionnelles, qui souffrent parfois d'un manque de diversité génomique au sein des populations cibles de la sélection.

Variétés présentant des caractéristiques souhaitables

Le cotonnier, une culture commerciale essentielle dans le monde entier, manque de ressources génomiques solides. L'industrie du coton est une grosse affaire, avec un impact économique mondial de 600 milliards de dollars et des emplois pour plus de 250 millions de personnes. Le succès de la production de coton repose sur des variétés de cotonnier présentant des caractéristiques souhaitables telles qu'un rendement élevé, une bonne qualité de fibre, une résistance aux parasites et aux maladies, et une tolérance à la sécheresse.

« Les sélectionneurs de cotonnier ont amélioré le rendement et la qualité de la fibre au fil des ans en utilisant des méthodes de sélection traditionnelles », explique M. Jeremy Schmutz, codirecteur du HudsonAlpha Genome Sequencing Center, qui travaille sur la génomique du cotonnier depuis plus d'une décennie. « Il peut leur être difficile d'obtenir des améliorations supplémentaires en raison du manque de variabilité génétique dans le cotonnier domestique moderne. La création de nouveaux outils génomiques pour l'industrie contribuera à faire passer l'amélioration du cotonnier à la vitesse supérieure. »

Des génomes de référence de haute qualité

Les scientifiques du Centre de Séquençage du Génome (GSC) du HudsonAlpha Institute for Biotechnology et d'autres collaborateurs ont entrepris de créer des séquences génomiques de haute qualité pour trois variétés importantes de cotonnier, afin de fournir les ressources génomiques nécessaires aux sélectionneurs de cotonnier. Les résultats ont été récemment publiés dans Nature Plants.

« La recherche sur le cotonnier s'est fortement appuyée sur un génome de référence, le "TM-1", une variété de cotonnier qui n'est plus largement utilisée dans les programmes de sélection. Pour que la sélection moléculaire profite à l'industrie du coton, de nombreux génomes variés doivent exister pour représenter la diversité des variétés de cotonnier. Cette étude a généré des génomes de référence de haute qualité pour trois cultivars modernes de cotonnier upland et a mis à jour la référence génétique standard du cotonnier TM-1 », explique M. Avinash Sreedasyam, PhD, premier auteur du manuscrit.

L'analyse initiale des nouveaux génomes de référence a fourni des informations importantes sur la qualité de la fibre. Des assemblages de génomes très précis et complets ont été utilisés pour identifier le matériel génétique du cotonnier Pima (connu pour la qualité supérieure de sa fibre) dans les variétés modernes de cotonnier. De petits segments de chaque génome ont été comparés au génome du cotonnier Pima et au génome de référence.

Aider les sélectionneurs à choisir efficacement leurs descendances

Les segments qui correspondaient plus étroitement au Pima qu'au cotonnier de référence ont été classés comme des introgressions potentielles, suggérant que l'ADN du Pima avait été incorporé dans le patrimoine génétique du cotonnier moderne. La connaissance de ces introgressions Pima aidera les sélectionneurs à sélectionner efficacement les descendances avec ces marqueurs génétiques liés à la qualité de la fibre dans leurs programmes de sélection.

« L'utilisation d'un séquençage passe-bas [low-pass sequencing] relativement peu coûteux associée à ces génomes permet aux sélectionneurs de sélectionner rapidement la descendance », explique M. Sreedasyam. « Cela permettra non seulement de gagner du temps, mais aussi de réduire les coûts associés au phénotypage traditionnel des fibres, un processus laborieux qui nécessite généralement des centaines, voire des milliers d'échantillons par cycle de reproduction. »

Ces résultats soulignent l'importance de l'utilisation d'assemblages génomiques détaillés pour découvrir des variations génétiques susceptibles d'améliorer les programmes de sélection du cotonnier. Plus ces nouveaux génomes de haute qualité seront utilisés pour des études comparatives, plus on obtiendra d'informations sur les caractères du cotonnier qui sont importants d'un point de vue économique. Les ressources génomiques décrites dans cette étude représentent un ajout précieux à la boîte à outils de la sélection du cotonnier et produiront des bénéfices pendant des années.

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* L'article original est du Centre de Séquençage du Génome HudsonAlpha

Source : Researchers create valuable genomic tools for the cotton industry - Alliance for Science