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Dernière mise à jour : Mai 2018

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La dynamique du génome du riz révélée par le séquençage de 3 000 variétés

La dynamique du génome du riz révélée par le séquençage de 3 000 variétés
Le Laboratoire Génome et Développement des Plantes (UMR 5096 CNRS/UPVD), publiait ce début d’année dans la revue Nature Communications un article décrivant la dynamique transpositionnelle du riz. Cette étude basée sur l’analyse de 3 000 génomes, montre que les éléments transposables (ADN mobile dans le génome) ont contribué significativement à la diversification du génome de l’espèce.

Ces nouvelles mutations, sources potentielles d’adaptation, ont eu lieu au champ puisque la vaste majorité d’entre elles sont postérieures à la domestication de l’espèce. Cet article ouvre la voie à de futures études qui permettront de comprendre comment les éléments transposables ont pu jouer un rôle dans l’adaptation du riz à la diversité des agrosystèmes dans lesquels on le rencontre aujourd’hui et donc de mieux exploiter cette diversité pour le développement de futures variétés plus résistantes aux changements environnementaux.

Le riz, avec une production mondiale approchant 500 millions de tonnes, constitue la base de l’alimentation de milliards d’êtres humains, souvent parmi les plus pauvres de la planète. Cette céréale est donc l’un des piliers de la sécurité alimentaire en Asie, en Afrique et en Amérique du Sud. La production soutenue de cette céréale, comme c’est d’ailleurs le cas de toutes les plantes d’intérêt économique, dépend du développement de variétés aux performances agronomiques élevées.

L'érosion de la diversité génétique

La dissémination de telles variétés à haut rendement pose néanmoins le problème de l’érosion de la diversité génétique, puisque ces lignées ont graduellement remplacé les variétés traditionnelles. Cette érosion représente aujourd’hui un danger dans le contexte de l’accélération des changements environnementaux, puisque sans une diversité génétique suffisante, il sera difficile voire impossible de trouver de nouvelles sources de tolérance aux conditions de cultures extrêmes (chaud, froid, sécheresse, inondations...) auxquelles nous devrons probablement faire face dans un avenir proche. Pourtant, le riz est l’une des céréales les plus anciennes, avec une histoire multi-millénaires, cultivé aujourd’hui dans presque toutes les régions tropicales et sub-tropicales du globe, ainsi que quelques zones tempérées. La collection mondiale de ressources génétiques de l’espèce compte aujourd’hui plus de 100 000 variétés qui attestent de cette forte valeur patrimoniale, mais qui constituent surtout un énorme réservoir de diversité génétique qui sera très précieux dans le contexte des changements globaux.

Les éléments transposables contribuent significativement à la diversité génétique du riz

On dispose aujourd’hui d’un très grand jeu de données génomiques publiques chez le riz. Celui-ci est constitué en particulier de séquences génomiques complètes de 3 000 variétés cultivées. Le traitement d’une telle masse de données (se chiffrant en Téraoctets) constitue en soi un défi conceptuel et technique. Les auteurs de l’étude ont donc mis au point une nouvelle méthode de traitement de données de séquence, très rapide mais surtout très fiable, permettant d’identifier l’ensemble des polymorphismes (variations génomiques) associés aux mouvements d’éléments transposables. Grâce à cette analyse, ils ont pu mettre en évidence que le processus de différenciation du génome par l’activité des éléments transposables est très rapide et a contribué de manière significative à la diversité génétique de l’espèce depuis sa domestication. Les auteurs montrent également que le riz est originaire de trois foyers distincts de domestication en Asie, alors qu’on pensait jusqu’à présent que le riz avait été domestiqué (« inventé ») deux fois au maximum.

Les résultats de cette étude vont maintenant permettre d’identifier dans la collection existante de nouveaux facteurs génétiques adaptatifs des ressources génétiques du riz et d’aider à développer de futures variétés plus tolérantes aux stress environnementaux auxquels tous les agrosystèmes seront probablement confrontés dans un proche avenir.

Voir aussi

Carpentier MC, Manfroi E, Wei FJ, Wu HP, Lasserre E, Llauro C, Debladis E, Akakpo R, Hsing YI, Panaud O (2019). Retrotranspositional landscape of Asian rice revealed by 3000 genomes.Nature Communications. 10(1):24. doi: 10.1038/s41467-018-07974-5.