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Labex TULIP

Les génomes de 13 espèces de riz sauvages et cultivés révélés: mieux conserver et exploiter la diversité génétique d’un des piliers de la sécurité alimentaire globale

Les génomes de 13 espèces de riz sauvages et cultivés révélés
Un consortium international de 16 partenaires, dont le LGDP (UMR 5096 CNRS/UPVD) ayant récemment rejoint le périmètre du LabEx TULIP a publié dans Nature Genetics un article décrivant le séquençage comparatif de 13 génomes de riz sauvages et cultivés (genre Oryza). Cette étude révèle la dynamique évolutive d'un génome de plante sur 15 millions d'années et montre que les gènes, dont on pensait qu'ils étaient très conservés d'une espèce à l'autre au sein d'un même genre, sont en fait très dynamiques (ils apparaissent et disparaissent à un taux très élevé au cours de l'évolution). La connaissance de ces génomes constitue une ressource précieuse pour mieux exploiter la diversité des espèces proches du riz, contribuant ainsi à renforcer la sécurité alimentaire du globe.

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 améliorées aux performances agronomiques élevées.

Conserver la diversité génétique

RIZ

Riz africain sauvage (cercle intérieur) et riz cultivé (cercle extérieur) © Olivier Panaud

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 (chaud, froid, sécheresse, inondations...) auxquelles nous devrons faire face dans un avenir proche. De telles sources existent néanmoins dans les populations naturelles d'espèces sauvages proches du riz cultivé (du genre Oryza). Une bonne connaissance du génome de ces espèces permettra de mieux identifier et exploiter leur diversité génétique et ainsi de mieux lutter contre les effets des changements climatiques pour assurer la sécurité alimentaire.

Caractériser la dynamique des gènes sur des temps évolutifs

D'un point de vue fondamental, le séquençage du génome de ces 13 espèces nous aide à mieux comprendre l'évolution du génome des plantes. Le genre Oryza date de 15 millions d'années environ. Ainsi, par exemple, la comparaison des génomes disponibles nous permet de caractériser la dynamique des gènes sur des temps évolutifs allant de quelques centaines de milliers à plusieurs millions d'années. L'une des surprises de l'étude est la découverte du taux très élevé d'apparition de nouveaux gènes (dont l'origine reste inconnue) dans toutes les espèces. Ce mécanisme pourrait être à l'origine de la diversité observée entre les espèces. De plus, les éléments transposables (qui sont des séquences non-géniques mais très fréquentes dans les génomes des plantes) sont eux aussi très dynamiques et contribuent activement à la différenciation des génomes. Cet article permet ainsi de mieux comprendre l'impact fonctionnel de ces éléments et à quel point ils contribuent à la genèse de la biodiversité chez les plantes.

Voir aussi

Joshua C. Stein et al. ; Genomes of 13 domesticated and wild rices relatives highlight genetic conservation, turnover and innovation across the genus Oryza ; Nature Genetics volume 50, pages285–296 (2018) doi:10.1038/s41588-018-0040-0

Le site web d’Olivier Panaud