De l’origine des plantes...
... à l'amélioration des rendements
De l'histoire découle le futur. Des chercheurs de l’Inra de Clermont-Ferrand ont reconstruit l’histoire
des plantes au cours des derniers 150 millions d’années. Ces résultats permettent évidemment de mieux comprendre l’évolution des espèces mais surtout, ils offrent aux sélectionneurs de nouveaux outils pour améliorer certains caractères agronomiques
importants tels que le rendement.
des plantes au cours des derniers 150 millions d’années. Ces résultats permettent évidemment de mieux comprendre l’évolution des espèces mais surtout, ils offrent aux sélectionneurs de nouveaux outils pour améliorer certains caractères agronomiques
importants tels que le rendement.
Toutes les plantes sont issues d’un ancêtre à 5 ou 7 chromosomes. Les chercheurs viennent en effet de modéliser le génome des ancêtres disparus des plantes à fleur et montré qu’elles dérivent d’un ancêtre commun. Cet ancêtre serait porteur de près de 10.000 gènes fondateurs. Les monocotylédones dérivent d’un ancêtre à 5 chromosomes et les dicotylédones d’un ancêtre à 7 chromosomes. Les chercheurs ont également identifié des duplications génomiques. Des duplications qui se sont conservées entre les génomes de différentes espèces de plantes (c’est-à-dire les paléo-duplications). Sept duplications sont communes à ces différentes espèces. La datation de ces duplications ancestrales, est très intéressante, car elle suggère qu’elles ont pu avoir lieu en réponse à la phase d’extinction majeure des espèces vivantes lors de la transition tertiaire/crétacé, il y a 65 millions d’années. Des duplication pour survivre certainement donc...
L’origine des espèces végétales modernes
Les duplications de chromosomes ont été suivies de fusions entre ceux-ci et de réarrangements. Les plantes modernes en découlent et leurs génomes laissent apparaitre ainsi comme une mosaïque de chromosomes ancestraux. Les travaux des chercheurs ont permis de démontrer que l’apparition de nouvelles espèces de plantes était liée à des fusions de chromosomes. Chaque espèce peut même être associée à un certain nombre de fusions chromosomiques. Ces connaissances permettent d’identifier avec précision les régions qui portent des gènes ayant une origine commune, au sein des génomes de riz, maïs, sorgho, brome, vigne, arabette, peuplier, papaye, luzerne, soja, pommier et concombre. Ces résultats vont accélérer les recherches dans les espèces dont le génome n’est pas encore séquencé. En effet, elles permettent de rechercher efficacement les gènes porteurs de caractères d’intérêt agronomique. En somme, l'amélioration variétale va profiter de ces résultats, comme pour les rendements.
Les données acquises ces vingt dernières années ont déjà permis d’améliorer la compréhension de l’organisation des génomes (ensemble des gènes) des plantes. A ce jour, les génomes de douze espèces ont été totalement ou partiellement séquencés : le riz, le maïs, le sorgho, le brome, la vigne, l’arabette, le peuplier, la papaye, la luzerne, le soja, le pommier, le concombre. Ces différents génomes contiennent de 25.500 à 46.500 gènes pour un nombre de chromosomes allant de 5 à 20. Les recherches menées à l’Inra visent à comprendre comment les génomes de ces espèces se sont constitués au cours du temps.
Les duplications génomiques ont joué un rôle majeur dans l’adaptation des plantes
Le doublement du contenu chromosomique joue un rôle majeur dans l'évolution des plantes, car il constitue un mécanisme important de diversification et de variabilité des gènes, permettant notamment l’adaptation des plantes à leur environnement. La majorité des plantes, y compris celles cultivées à l’heure actuelle, ont connu des évènements de duplication de leur génome relativement récemment (c'est-à-dire quelques millions d’années pour le maïs, le soja, le pommier, le peuplier, l’arabette), ou conservent des "vestiges" d'événements de duplication plus anciens (c'est-à-dire plusieurs dizaines de millions d’années pour le riz, le brome, la vigne, la papaye et le sorgho). La comparaison de ces génomes a mis en évidence leur ancêtre commun ainsi que les mécanismes ayant donné naissance aux plantes modernes.
Références :
Abrouk M, Murat F, Pont C, Messing J, Jackson S, Faraut T, Tannier E, Plomion C, Cooke R, Feuillet C, Salse J (2010) Paleogenomics of Plants: Modern Species Synteny-Based Modelling of Extinct Ancestors. Trends in Plant Science. 15(9):479-87
Murat F, Xu JH, Tannier E, Abrouk M, Guilhot N, Pont C, Messing J, Salse J (2010) Ancestral Grass Karyotype Reconstrcution Unravels New Mechanisms of Genome Shuffling as a Source of Plant Evolution. Genome research. 20(11):1545-1557.
L’origine des espèces végétales modernes
Les duplications de chromosomes ont été suivies de fusions entre ceux-ci et de réarrangements. Les plantes modernes en découlent et leurs génomes laissent apparaitre ainsi comme une mosaïque de chromosomes ancestraux. Les travaux des chercheurs ont permis de démontrer que l’apparition de nouvelles espèces de plantes était liée à des fusions de chromosomes. Chaque espèce peut même être associée à un certain nombre de fusions chromosomiques. Ces connaissances permettent d’identifier avec précision les régions qui portent des gènes ayant une origine commune, au sein des génomes de riz, maïs, sorgho, brome, vigne, arabette, peuplier, papaye, luzerne, soja, pommier et concombre. Ces résultats vont accélérer les recherches dans les espèces dont le génome n’est pas encore séquencé. En effet, elles permettent de rechercher efficacement les gènes porteurs de caractères d’intérêt agronomique. En somme, l'amélioration variétale va profiter de ces résultats, comme pour les rendements.
Les données acquises ces vingt dernières années ont déjà permis d’améliorer la compréhension de l’organisation des génomes (ensemble des gènes) des plantes. A ce jour, les génomes de douze espèces ont été totalement ou partiellement séquencés : le riz, le maïs, le sorgho, le brome, la vigne, l’arabette, le peuplier, la papaye, la luzerne, le soja, le pommier, le concombre. Ces différents génomes contiennent de 25.500 à 46.500 gènes pour un nombre de chromosomes allant de 5 à 20. Les recherches menées à l’Inra visent à comprendre comment les génomes de ces espèces se sont constitués au cours du temps.
Les duplications génomiques ont joué un rôle majeur dans l’adaptation des plantes
Le doublement du contenu chromosomique joue un rôle majeur dans l'évolution des plantes, car il constitue un mécanisme important de diversification et de variabilité des gènes, permettant notamment l’adaptation des plantes à leur environnement. La majorité des plantes, y compris celles cultivées à l’heure actuelle, ont connu des évènements de duplication de leur génome relativement récemment (c'est-à-dire quelques millions d’années pour le maïs, le soja, le pommier, le peuplier, l’arabette), ou conservent des "vestiges" d'événements de duplication plus anciens (c'est-à-dire plusieurs dizaines de millions d’années pour le riz, le brome, la vigne, la papaye et le sorgho). La comparaison de ces génomes a mis en évidence leur ancêtre commun ainsi que les mécanismes ayant donné naissance aux plantes modernes.
Références :
Abrouk M, Murat F, Pont C, Messing J, Jackson S, Faraut T, Tannier E, Plomion C, Cooke R, Feuillet C, Salse J (2010) Paleogenomics of Plants: Modern Species Synteny-Based Modelling of Extinct Ancestors. Trends in Plant Science. 15(9):479-87
Murat F, Xu JH, Tannier E, Abrouk M, Guilhot N, Pont C, Messing J, Salse J (2010) Ancestral Grass Karyotype Reconstrcution Unravels New Mechanisms of Genome Shuffling as a Source of Plant Evolution. Genome research. 20(11):1545-1557.
