Le décryptage du code génétique de la patate douce a des répercussions plus larges sur le rendement des cultures

Le décryptage du code génétique de la patate douce a des répercussions plus larges sur le rendement des cultures

Leah Elson, Agdaily*

Image : Rapit Design, Shutterstock

À première vue, la modeste patate douce semble tout sauf compliquée. C'est un aliment de base, associé à la nostalgie des fêtes et à une multitude de mini-guimauves. Mais derrière sa simplicité rustique se cache un génome si complexe qu'il a fallu des décennies aux scientifiques pour le déchiffrer. Aujourd'hui, une étude récemment publiée dans Nature Plants a enfin permis de déchiffrer ce code.

Attention, divulgâcheur : ce n'est pas un légume-racine comme les autres. C'est un concentré de puissance génétique avec six jeux de chromosomes et un passé évolutif complexe.

La plupart des cultures courantes sont diploïdes, avec deux exemplaires de chaque chromosome : un provenant de chaque parent. Mais il semble que les patates douces soient surdouées. En tant qu'hexaploïde, Ipomoea batatas porte six exemplaires de chaque chromosome, résultat de multiples cycles de duplication du génome entier et d'événements d'hybridation tout au long de son histoire évolutive.

Cette redondance génétique n'est pas accidentelle. Elle a des implications importantes sur la façon dont la plante pousse, stocke les nutriments et exprime ses traits, en particulier en ce qui concerne ses racines de stockage gonflées (délicieuses) emblématiques.

À l'aide de techniques telles que le séquençage à lecture longue et la capture de conformation chromosomique à haut débit (Hi-C), les chercheurs ont pu générer le premier assemblage phasé au niveau chromosomique du génome de la patate douce. Cela signifie non seulement que nous disposons désormais du plan complet, mais aussi que nous avons les six ensembles d'instructions soigneusement séparés, comme six copies codées par couleur d'une recette très compliquée.

Il s'agit d'un bond en avant majeur dans la compréhension de la biologie de la patate douce. Les assemblages génomiques précédents étaient très fragmentés et ne permettaient pas de résoudre les différences entre les jeux de chromosomes. Désormais, les scientifiques peuvent distinguer les variations entre les différentes copies de gènes en termes de séquence, d'expression et de fonction.

L'un des principaux axes de l'étude portait sur les fondements moléculaires de la formation des racines de stockage, sans doute la caractéristique la plus déterminante de la patate douce. En comparant l'expression des gènes dans différents tissus et à différents stades de développement, les chercheurs ont identifié un ensemble de gènes impliqués dans la biosynthèse de l'amidon, l'épaississement des racines et la régulation hormonale.

Plus intéressant encore, ils ont découvert un biais sous-génomique, certains jeux de chromosomes étant plus actifs que d'autres dans la régulation du développement des racines de stockage. Cela suggère que l'histoire évolutive de la patate douce ne s'est pas contentée de dupliquer des gènes, mais qu'elle a également affiné ceux qui sont chargés d'effectuer le travail le plus lourd.

L'étude va au-delà de la réponse à des questions génétiques pointues et a des implications réelles pour l'amélioration des cultures. Grâce à une image plus claire des gènes les plus impliqués dans le développement des racines, les sélectionneurs peuvent cibler plus précisément des caractéristiques telles que le rendement, la densité nutritionnelle et la tolérance au stress. Cela ouvre également la voie à des stratégies de modification génétique et de sélection fondées sur le génome, qui étaient auparavant impossibles à mettre en œuvre dans un organisme aussi complexe. Comprendre comment le génome complexe de la patate douce a été domestiqué et comment il continue de fonctionner pourrait également aider les chercheurs à concevoir des caractéristiques similaires dans d'autres cultures.

La patate douce est officiellement entrée dans la cour des grands en matière de génomique... et nous commençons seulement à exploiter ce qu'elle peut nous apprendre.

Quelques faits sur les patates douces

La patate douce est un légume dicotylédone appartenant à la famille des Convolvulacées. Elle est la septième culture la plus produite au monde après le blé, le riz, le maïs, la pomme de terre, l'orge et le manioc, et la cinquième dans les pays en développement. Aux États-Unis, la Caroline du Nord est de loin le plus grand producteur de patates douces, un statut qu'elle détient depuis 1971, suivie de la Californie et du Mississippi.

Grâce à leur teneur élevée en vitamines A et C, ainsi qu'à leur abondance en fer, en potassium et en fibres alimentaires, les patates douces sont considérées comme le légume le plus nutritif que l'on puisse consommer.

La couleur de cet aliment est liée à ses effets bénéfiques sur la santé. Les variétés à chair plus claire auraient des teneurs plus élevées en composés phénoliques, tandis qu'une couleur jaune plus intense serait associée à une teneur plus élevée en caroténoïdes, principalement en ß-carotène. De plus, les patates douces à chair jaune et orange sont riches en acides phénoliques, tandis que les variétés violettes ont des teneurs très élevées en anthocyanes.

Ce légume, dont le nom est utilisé de manière interchangeable avec « igname » aux États-Unis, peut être acheté frais, congelé ou en conserve. S'il est acheté frais, il peut être conservé dans un endroit frais et sec pendant un mois maximum.

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* Leah Elson est une scientifique, auteure et communicatrice scientifique américaine. Elle possède deux pitbulls et soixante-huit plantes d'intérieur.

Source : Yield Impacts from Cracking the Genetic Code of Sweet Potatoes