Premier séquençage du génome de la pomme de terre offrant la possibilité de transformer leur sélection
Une équipe de recherche basée en Allemagne et en Chine a annoncé le premier séquençage et assemblage d’un génome de pomme de terre.
Les pommes de terre ont un génome tétraploïde, ce qui signifie qu’elles possèdent quatre copies de chaque chromosome, soit deux copies héritées de chaque parent végétal.
A savoir : avant que la pomme de terre ne soit reconnue comme comestible, elle était cultivée en Europe comme plante ornementale. Le pollen des grandes fleurs est normalement recueilli par les bourdons pour la pollinisation.
Les humains et la plupart des autres animaux ont des génomes diploïdes, c’est-à-dire que nous avons deux copies de chaque chromosome, une de chaque parent. Cependant, en raison des différences entre la reproduction des plantes et celle des animaux, il n’est pas rare que les génomes des plantes soient tétraploïdes ou même hexaploïdes (six copies).
Quatre copies de chaque chromosome signifient quatre copies de chaque gène, ce qui présente certaines difficultés pour les scientifiques et les agriculteurs qui cherchent à comprendre la pomme de terre.
D’une part, le nombre de combinaisons potentielles de variations génétiques (allèles) complique la sélection fiable de nouvelles variétés de pommes de terre présentant des caractéristiques souhaitables. D’autre part, en ce qui concerne le séquençage du génome, le fait de disposer de données similaires provenant de quatre copies différentes d’un gène plutôt que de deux seulement complique la recherche sur la manière dont toutes les séquences s’assemblent.
L’équipe de recherche a mis au point une approche astucieuse pour contourner ce dernier problème et réussir à reconstruire le génome de la pomme de terre.
Au lieu d’essayer d’utiliser l’ADN de cellules de pomme de terre tétraploïdes ordinaires, ils ont concentré leurs efforts de séquençage sur les cellules de pollen de la plante.
Le pollen fait partie du système de reproduction des plantes. Il contient les gamètes mâles (cellules sexuelles), ce qui le rend à peu près analogue au sperme chez les animaux.
Comme les cellules sexuelles fusionnent pour créer une descendance, elles contiennent la moitié des copies de chromosomes que les autres cellules, de sorte que la descendance se retrouve avec le bon nombre de copies.
Chez l’humain, les spermatozoïdes et les ovules ne possèdent qu’une seule copie de chaque chromosome, et la progéniture se retrouve avec deux copies. Dans le cas de la pomme de terre tétraploïde, les cellules du pollen ne contiennent que deux copies de chaque chromosome, au lieu de quatre.
En séquençant les cellules du pollen, l’équipe de recherche a réussi à réduire la complexité des données au point de pouvoir reconstruire l’intégralité du génome de la pomme de terre.
Les travaux ont été dirigés par Hequan Sun et Korbinian Schneeberger, de l’Institut Max Planck de recherche sur la sélection végétale et de l’Université Louis-et-Maximilien de Munich (LMU) en Allemagne.
Les chercheurs espèrent que la mise à disposition de l’intégralité du génome de la pomme de terre ouvrira la voie à une sélection plus fructueuse de nouvelles variétés de pommes de terre, permettant aux sélectionneurs d’identifier plus facilement les gènes ou les variantes souhaitables ou indésirables pour les futures cultures.
Selon Schneeberger :
Sur la base de ces travaux, nous pouvons maintenant mettre en œuvre la sélection assistée par le génome de nouvelles variétés de pommes de terre qui seront plus productives et également résistantes au changement climatique. Cela pourrait avoir un impact énorme sur la fourniture de la sécurité alimentaire dans les décennies à venir.
L’étude publiée dans Nature Genetics : Chromosome-scale and haplotype-resolved genome assembly of a tetraploid potato cultivar et présentée sur le site de l’Institut Max Planck de recherche sur la sélection végétale : Potato genome decoded.