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Comment aimez-vous les pommes ? Un aperçu de l'évolution du genre
Contributeurs d'AGDAILY*
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Image : Jorge Salcedo, Shutterstock
Une comparaison et une analyse approfondies des génomes des espèces de pommiers donnent aux biologistes de l'Université Penn State de meilleures méthodes pour identifier les gènes associés aux caractéristiques souhaitables, comme le goût et la résistance aux maladies et au froid, qui pourraient aider à orienter les futurs programmes de sélection des pommiers.
Les chercheurs ont cherché à comprendre comment les génomes des pommiers ont évolué au cours des 60 millions d'années écoulées, et leur article publié dans la revue Nature Genetics met en évidence les variations structurelles qu'ils ont identifiées.
« Le genre Malus compte environ 35 espèces, mais malgré l'importance du pommier en tant que culture fruitière, l'évolution des génomes de ce groupe n'a pas fait l'objet d'études approfondies », explique M. Hong Ma, titulaire de la Chaire Huck sur le Développement et l'Évolution de la Reproduction des Plantes, professeur de biologie au Eberly College of Science de Penn State et l'un des auteurs de l'article. « Dans cette étude, nous avons pu plonger en profondeur dans les génomes de Malus, établir un arbre généalogique du pommier, documenter des événements tels que les duplications de génomes entiers et les hybridations entre espèces, et trouver des régions du génome associées à des caractéristiques spécifiques, comme la résistance à la maladie de la tavelure du pommier. »
L'équipe a récemment séquencé et assemblé les génomes de 30 membres du genre, y compris la variété de pomme Golden Delicious domestiquée. Sur les 30 espèces, 20 sont diploïdes, c'est-à-dire qu'elles possèdent deux exemplaires de chaque chromosome, comme les humains, et 10 sont polyploïdes, c'est-à-dire qu'elles possèdent trois ou quatre exemplaires de chaque chromosome, ce qui est probablement dû à des hybridations relativement récentes entre des espèces diploïdes et d'autres espèces apparentées de Malus. En comparant la séquence de près de 1.000 gènes de chaque espèce, les chercheurs ont construit un arbre généalogique du genre et ont ensuite utilisé une analyse biogéographique pour retracer son origine il y a environ 56 millions d'années en Asie.
« L'histoire évolutive du genre est assez complexe, avec de nombreux exemples d'hybridation entre les espèces et un événement commun de duplication du génome entier, ce qui rend les comparaisons difficiles », a déclaré M. Ma. « Le fait de disposer de génomes de haute qualité pour un si grand nombre d'espèces du genre et de comprendre les relations entre elles nous a permis d'approfondir l'étude de l'évolution du genre. »
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Pour approfondir l'analyse de l'histoire et de l'évolution des génomes de Malus, l'équipe a examiné les 30 génomes séquencés dans le cadre d'une approche analytique appelée pan-génomique. Cette approche implique une comparaison complète des gènes partagés, ou conservés, et d'autres séquences, telles que les transposons – parfois appelés gènes sauteurs en raison de leur capacité à se déplacer dans le génome – dans les 30 génomes, ainsi que des gènes qui ne sont présents que dans des sous-ensembles de génomes. Les analyses pan-génomiques combinent les informations génomiques d'un groupe étroitement apparenté pour comprendre la conservation et les divergences évolutives et ont été grandement facilitées par l'outil graphique pan-génomique.
« L'utilisation du pan-génome de 30 espèces a permis de détecter des variations structurelles, ainsi que des duplications et des réarrangements de gènes, parmi les espèces, qui auraient pu passer inaperçus si on avait comparé seulement quelques génomes », a déclaré M. Ma. « Dans ce cas, l'une des variantes structurelles découvertes nous a permis d'identifier le segment du génome associé à la résistance à la tavelure du pommier, une maladie fongique qui affecte les pommes dans le monde entier. »
L'équipe a également mis au point un outil d'analyse pan-génomique pour aider à trouver des preuves de balayages sélectifs, un processus au cours duquel un caractère bénéfique augmente rapidement en fréquence dans une population. Grâce à cette méthode, ils ont identifié une région du génome responsable de la résistance au froid et aux maladies chez les espèces sauvages de Malus, qui pourrait également être liée au goût désagréable des fruits.
« Il est possible que les efforts déployés pour produire les fruits les plus savoureux aient entraîné une réduction involontaire de la rusticité des pommiers domestiqués », a déclaré M. Ma. « Comprendre les variations structurelles des génomes de Malus, les relations entre les espèces et leur histoire d'hybridation en utilisant l'analyse pan-génomique pourrait aider à guider les futurs efforts de sélection afin que les caractéristiques bénéfiques de bon goût et de résistance aux maladies puissent être conservées dans les pommiers. »
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* Source : How do you like them apples? Insights into genus evolution | AGDAILY
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