Si vous avez déjà entretenu un jardin, vous connaissez probablement les hybrides, des tomates résistantes aux maladies aux lys Stargazer.
Hybrides – ; commun dans l’agriculture ainsi que dans la nature -; ont des chromosomes de deux espèces parentales ou plus. Dans certains cas, y compris les fraises, les poissons rouges et plusieurs autres espèces, ces chromosomes parentaux disparates se doublent, une condition connue sous le nom d’allopolyploïdie.
Dans « Transposon signatures of allopolyploid subgenome evolution », un article récent publié dans la revue Communication Nature, Adam Session, professeur adjoint de sciences biologiques à l’Université de Binghamton, et Daniel S. Rokhsar, professeur de génétique, d’évolution et de développement à l’Université de Californie à Berkeley, décrivent un moyen de retracer ces génomes jusqu’à l’espèce parente de l’hybride polypoïde.
Contrairement aux méthodes précédentes, qui utilisent la comparaison avec des espèces non hybrides apparentées pour déchiffrer l’ascendance polypoïde, la méthode des auteurs leur permet de découvrir des ancêtres distincts en examinant les modèles génomiques de l’hybride lui-même.
Chaque génome ancestral porte un ensemble unique d’éléments répétitifs. Donc, si nous trouvons des ensembles de chromosomes dans un polypoïde qui portent différents éléments répétitifs, cela prouve l’ascendance hybride et nous permet de déterminer quels chromosomes ont été hérités ensemble provenant des différentes espèces progénitrices. »
Adam Session, professeur adjoint de sciences biologiques, Université de Binghamton
Dans l’article, ils appliquent la méthode à certains cas bien étudiés d’hybrides polyploïdes, tels que le tabac, le coton et les poissons cyprinidés, tels que l’or et la carpe. Ils l’utilisent également pour démêler les ancêtres contestés d’autres hybrides, y compris le faux lin et les fraises.
« Dans de nombreux cas, les ancêtres des polyploïdes vivants ne sont pas connus. En utilisant notre méthode, nous pouvons déterminer l’origine ancestrale de différents chromosomes simplement en étudiant le génome polyploïde lui-même et diviser les chromosomes en ensembles, ou » sous-génomes « . dérivé de ses divers ancêtres », a-t-il dit. « En plus d’identifier les sous-génomes, nous pouvons également vous indiquer l’ordre dans lequel ils ont été assemblés. »
Polyploïdisation – ; la duplication de génomes dans un hybride qui stabilise son ascendance – ; est beaucoup plus fréquent chez les plantes que chez les animaux, car les plantes peuvent mieux tolérer plusieurs copies de leurs génomes, a expliqué Session. Le processus de polyploïdisation concerne davantage les espèces animales, bien qu’il se produise chez certains poissons et amphibiens. Dans le cas des poissons rouges, les auteurs prouvent pour la première fois qu’ils partagent les mêmes séquences génétiques dupliquées que la carpe commune, et donc un ancêtre hybride commun.
La polyploïdie est inconnue chez les mammifères, bien que l’hybridation soit encore possible. Prenez les mules, par exemple, qui sont un hybride entre les chevaux et les ânes : les mules mâles sont effectivement stériles, bien que les mules femelles puissent s’accoupler avec l’une ou l’autre des espèces parentales. Mais sans duplication génomique, le type hybride distinctif ne peut pas être propagé de manière stable.
Un tétraploïde comme le coton a quatre copies de chaque chromosome, deux de chacun des deux ancêtres, tandis que les hexaploïdes – ; comme le faux lin -; ont six chromosomes dérivés de trois espèces parentales. Avec huit copies de chaque chromosome, un octoploïde comme la fraise a finalement quatre espèces ancestrales.
Les polyploïdes ont une biologie complexe qui est encore en cours de déchiffrement, et comprendre la structure du sous-génome de leurs génomes est un pas en avant. Pendant des millions d’années, les gènes apportés par chacune des espèces parentales évoluent dans leur nouveau contexte polyploïde. Certains gènes redondants sont perdus ou inactivés ; d’autres peuvent développer de nouvelles fonctions ou de nouvelles interactions avec leurs homologues dans les autres sous-génomes. Le nouveau travail soutient que l’ordre dans lequel les espèces parentales sont ajoutées au mélange polyploïde émergent dans un polyploïde supérieur comme la fraise peut avoir un impact profond sur la façon dont ces processus évolutifs se produisent. Trier l’impact de ces doublons sur le polyploïde en évolution est un défi permanent, ont déclaré les auteurs.
« Comprendre l’évolution du génome polyploïde dans son ensemble est important pour le domaine plus large de la biologie végétale », a déclaré Session. « De nombreuses cultures importantes comme le maïs et les cultures de biocarburants émergentes comme le miscanthus et le panic raide sont affectées par ce processus, et nous espérons tirer parti de leur flexibilité génomique pour sélectionner des variétés nouvelles et améliorées.
