Le génome de la cacahuète raconte l'histoire de sa domestication
Publié par Adrien le 26/06/2019 à 08:00
Source: CNRS INSB
Comprendre comment les événements d'hybridation entres espèces proches permettent une évolution rapide de la diversité génétique est une question fondamentale en biologie. Des travaux publiés dans la revue Nature Genetics permettent de jeter un nouveau regard sur cette question grâce au séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des composants d'une macromolécule (les acides aminés d'une protéine, les nucléotides d'un acide...) du génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par des molécules d'ARN). Il contient...) entier de la cacahuète cultivée qui est issue de l'hybridation entre deux espèces sauvages. Ils permettent également de retracer de manière très précise quand et où la cacahuète cultivée est apparue pour la première fois.

Il est bien connu que les événements d'hybridation/polyploidisation sont accompagnés d'une diversification morphologique rapide qui n'est pas uniquement le résultat de l'addition (L'addition est une opération élémentaire, permettant notamment de décrire la réunion de quantités ou l'adjonction de grandeurs extensives de même nature, comme les longueurs, les...) du patrimoine génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) des deux espèces parentes. L'origine de ces innovations biologiques est une question qui taraude les généticiens, sélectionneurs et botanistes depuis très longtemps. C'est le cas notamment de la cacahuète ou arachide (L’arachide (Arachis hypogaea) (aussi appelée cacahuète (ou cacahouète en nouvelle orthographe, pois de terre, pistache de terre, ou pinotte, au Québec de l'anglais peanut) est une...), qui est une plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des Eucaryotes. Elles sont, avec les autres végétaux l'objet...) hybride (En génétique, l'hybride est le croisement de deux individus de deux variétés, sous-espèces (croisement intraspécifique), espèces (croisement interspécifique) ou genres...) issue d'un croisement entre deux espèces sauvages d'arachide et qui montre une grande diversité de taille, de forme et de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) de grains que l'on n'observe pas chez les plantes parentes.


Figure: A) La cacahuète cultivée, ici par les Caiabi, population autochtone du Brésil, présente une diversité de forme, de taille et de couleur.
B) Photos de fleurs de cacahuètes hybrides générées au laboratoire après croisement entre deux espèces d'arachides sauvages. Après sept générations seulement, trois nouvelles couleurs de fleurs sont apparus spontanément.
© David Bertioli & Fabio de Oliveira Freitas

Dans le cadre d'un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une...) international, les chercheurs ont réussi à percer les mystères de la cacahuète grâce au déchiffrage de son génome (l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...) des chromosomes) qui, de par sa nature polyploide, contient en réalité deux génomes -ou sous-génome- très similaires qui cohabitent. La séquence produite consiste en plus de deux milliards et demi de paires de bases d'ADN organisées en vingt paires de chromosomes, dix paires de chacune des espèces ancestrales. L'étude du génome d'une centaine de variétés cultivées montre que la majorité des différences génétiques entres ces variétés ne sont pas dues aux mutations classiques mais à des échanges de segments d'ADN entre les "sous-génomes" et à l'élimination totale ou délétion d'autres segments. Ces changements se sont produits de différentes manières dans différents types ou variétés d'arachides, générant ainsi une grande biodiversité (La biodiversité est la diversité naturelle des organismes vivants. Elle s'apprécie en considérant la diversité des écosystèmes, des espèces, des populations et celle des gènes dans...). À l'aide d'hybrides formés au laboratoire entre les espèces ancestrales, les chercheurs ont pu observer ces phénomènes en "temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel". Après seulement sept générations, trois différentes colorations de fleurs sont apparues spontanément.

Finalement, les chercheurs ont aussi découvert que toutes les variétés de cacahuète moderne sont très probablement issues d'un seul événement d'hybridation qui aurait eu lieu il y a 9400 ans en Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et...) du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) grâce aux migrations d'agriculteurs qui auraient transporté des graines d'un des deux ancêtres de la cacahuète de la Bolivie vers l'Argentine ou l'hybridation a eu lieu avec une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la...) locale.

Pour en savoir plus

The genome sequence of segmental allotetraploid peanut Arachis hypogaea.
Bertioli DJ, Jenkins J, Clevenger J, Dudchenko O, Gao D, Seijo G, Leal-Bertioli SCM, Ren L, Farmer AD, Pandey MK, Samoluk SS, Abernathy B, Agarwal G, Ballén-Taborda C, Cameron C, Campbell J, Chavarro C, Chitikineni A, Chu Y, Dash S, El Baidouri M, Guo B, Huang W, Kim KD, Korani W, Lanciano S, Lui CG, Mirouze M, Moretzsohn MC, Pham M, Shin JH, Shirasawa K, Sinharoy S, Sreedasyam A, Weeks NT, Zhang X, Zheng Z, Sun (Sun Microsystems (NASDAQ : SUNW) est un constructeur d'ordinateurs et un éditeur de logiciels américain.) Z, Froenicke L, Aiden EL, Michelmore R, Varshney RK, Holbrook CC, Cannon EKS, Scheffler BE, Grimwood J, Ozias-Akins P, Cannon SB, Jackson SA, Schmutz J.
Nat Genet. 2019 May;51(5):877-884. doi: 10.1038/s41588-019-0405-z. Epub 2019 May 1.
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