Des scientifiques décodent 300 variétés de pommes de terre pour de meilleures récoltes

Crédits : LightFieldStudios/iStock

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Les pommes de terre sont l’une des cultures vivrières les plus consommées au monde, mais elles sont confrontées à de nombreuses menaces liées au changement climatique, telles que la sécheresse, le gel et les maladies. Comment pouvons-nous les rendre plus résilients et nutritifs pour l’avenir ? Une équipe de scientifiques de l'Université McGill a trouvé une nouvelle façon de trouver la réponse : en créant un super pangénome de pomme de terre.

Un pangénome est un ensemble de toutes les variations génétiques au sein d’une espèce, tandis qu’un super pangénome comprend plusieurs espèces apparentées. Les chercheurs ont créé le super pangénome de pomme de terre le plus étendu jamais réalisé, couvrant 60 espèces de pommes de terre et leurs espèces sauvages apparentées. Ils ont utilisé des superordinateurs pour analyser les données de bases de données publiques, notamment des banques de gènes au Canada, aux États-Unis et au Pérou.

Le super pangénome de la pomme de terre révèle la riche diversité génétique de cette culture qui a été domestiquée pour la première fois par les peuples autochtones des montagnes du sud du Pérou il y a environ 10 000 ans. Cela aide également à identifier les gènes responsables de caractéristiques importantes, telles que la résistance aux maladies, la tolérance aux conditions météorologiques extrêmes et l’amélioration de la qualité nutritionnelle.

Les chercheurs espèrent que leur super pangénome constituera une ressource précieuse pour améliorer la culture de la pomme de terre à l’aide de techniques traditionnelles de sélection ou d’édition génétique. Ils visent à développer une super patate capable de relever les défis du changement climatique et d’assurer la sécurité alimentaire de millions de personnes dans le monde.

La responsable de l'étude, le professeur Martina Strömvik, a expliqué que leur super pangénome a révélé la diversité génétique de la pomme de terre et le potentiel d'amélioration de la culture moderne en sélectionnant certains traits génétiques. Elle a ajouté que les espèces de pommes de terre sauvages pourraient offrir des informations précieuses sur la manière de s'adapter au changement climatique et aux conditions météorologiques extrêmes, ainsi que d'améliorer la qualité nutritionnelle et la sécurité alimentaire.

L'étude fait partie d'un projet plus vaste appelé Potato Genome Resources, qui vise à fournir des outils et des données génomiques pour la recherche et la sélection de pommes de terre. Le projet est financé par Génome Canada, Génome Québec, Agriculture et Agroalimentaire Canada et de nombreux autres organismes.

L'étude a été publiée dans les Actes de l'Académie nationale des sciences.

La pomme de terre (Solanum sp., famille des Solanacées) est la culture vivrière non céréalière la plus importante au monde. Il compte plus de 100 espèces sauvages apparentées dans la section Solanum Petota, qui présente des espèces à reproduction sexuée et asexuée et à différents niveaux de ploïdie. Un pangénome de Solanum section Petota composé de 296 accessions a été construit, incluant des diploïdes et des polyploïdes comparés via une variation présence/absence (PAV). Le noyau Petota (gènes partagés par au moins 97 % des accessions) et les génomes de la coquille (partagés par 3 à 97 %) sont enrichis en fonctions moléculaires et cellulaires de base, tandis que le génome nuageux (gènes présents dans moins de 3 % des accessions) accessions) ont montré un enrichissement en éléments transposables (ET). Une comparaison des PAV dans les accessions domestiquées et sauvages a été effectuée, et un arbre phylogénétique a été construit sur la base des PAV, regroupant les accessions en différents clades, similaires aux phylogénies précédentes produites à l'aide de marqueurs ADN. Une approche pangénome clade par groupe a identifié une réponse au stress abiotique parmi les gènes centraux du clade 1+2 et du clade 3, ainsi qu'une floraison/tubérisation parmi les gènes centraux du clade 4. Le contenu en TE différait entre les clades, le clade 1+2 étant composé de d'espèces d'Amérique du Nord et d'Amérique centrale avec un isolement reproductif par rapport aux espèces d'autres clades, ayant une teneur en TE beaucoup plus faible que les autres clades. En revanche, les accessions ayant un historique de propagation in vitro ont été identifiées et présentent des niveaux élevés d'ET. Les résultats indiquent un rôle des ET dans l'adaptation à de nouveaux environnements, à la fois naturels et artificiels, pour la section Solanum Petota.