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La duplication du génome chez les plantes

La variation environnementale et la duplication du génome influencent la diversité des plantes. Comprendre comment dans la nature, ces deux facteurs interagissent pour promouvoir l'évolution et l'adaptation des plantes s'avère donc essentiel.
La duplication du génome chez les plantes
La polyploïdisation est un mécanisme majeur de spéciation chez les plantes terrestres, mais on sait peu de choses sur la performance, la dynamique et le potentiel évolutif des lignées polyploïdes sauvages. Déterminer ces mécanismes sous-jacents représente donc une tâche essentielle pour la conservation de la biodiversité et le déchiffrage dans différents contextes génétiques ou écologiques des rouages de l'évolution pour certains gènes économiquement cruciaux.

Arabidopsis thaliana constitue de ce point de vue, un modèle de premier plan pour la recherche génétique et évolutive. Les chercheurs du projet WILD ARABIDOPSIS (Pathways, ecological and genomic consequences of genome duplication in Arabidopsis arenosa, an overlooked diploid-polyploid member of the model genus Arabidopsis), financé par l'UE, ont axé leurs recherches sur A. arenosa, une plante négligée mais extrêmement prometteuse qui constitue l'espèce di/polyploïde la plus proche d'Arabidopsis thaliana.

L'espèce européenne d'A. arenosa regroupe des populations dont l'ensemble chromosomique est variable (diploïde ou autotétraploïde) et représente un modèle émergent de l'évolution par duplication du génome. Les partenaires du projet WILD ARABIDOPSIS avaient pour objectifs principaux, l'analyse de la structure génétique d'A. arenosa, la détermination des interactions entre ses deux degrés de ploïdie et l'évaluation de la diversité des traits biologiquement pertinents dans différentes zones géographiques et différents environnements.

Pour ce faire, les chercheurs se sont appuyés sur les techniques de génotypage à haut débit et l'analyse environnementale et spatiale pour comprendre comment le déplacement de niches écologiques pouvait structurer la diversité génétique d'A. arenosa. Les résultats montrent que les montagnes d'Europe centrale et orientale ont joué un rôle majeur dans la composition génétique des populations actuelles. Deux lignées d'Europe centrale en particulier ont hybridé et se sont propagées dans l'environnement postglaciaire d'Europe du Nord.

Pour évaluer les conséquences évolutives de la duplication du génome, les chercheurs ont comparé 300 séquences génomiques d'A. arenosa sur les deux niveaux de ploïdie. Ces travaux suggèrent un flux génétique fréquent au sein et entre les niveaux de ploïdie, suggérant un effet possible sur l'évolution et l'adaptation des espèces.

Au total, ce projet nous fournit des informations importantes sur l'histoire de l'évolution, la structure de la diversité génétique et la variation phénotypique d'A. arenosa. Ces connaissances devraient alimenter des études ultérieures axées sur les applications agricoles et/ou génétiques de ces recherches.

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Mots-clés

Duplication du génome, évolution, polyploïdie, WILD ARABIDOPSIS, Arabidopsis arenosa