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Tomates sauvages - photo : Wikipedia

Le génome d’une tomate sauvage nous en apprend sur sa tolérance à la sécheresse

Comment la tomate peut-elle résister à la sécheresse ? Une tomate sauvage nous dévoile à travers son génomes ses secrets.

Pour répondre à cette question, une vaste collaboration internationale, des chercheurs de l’Institut de l’INRAE et leurs collègues ont séquencé le génome d’une tomate sauvage, Solanum pennellii. A travers cette étude ils ont identifié des gènes majeurs impliqués dans la tolérance à la sécheresse.

Les tomates que nous consommons aujourd’hui résultent d’un long processus, elles sont initialement originaires d’Amérique du Sud d’où elles sont arrivées au XVIème siècle et leur évolution constante a contribué à créer des lignées cultivées qui expriment des caractères essentiels à la tomate actuelle. Toutefois pour certains chercheurs, les tomates pourraient être encore plus optimisées grâce à des génomes de tomates sauvages. Parmi celles-ci Solanum pennellii.

« Très résistante aux stress et en particulier à la sécheresse, elle a été souvent utilisée dans des croisements classiques avec la tomate cultivée S. lycopersicum et les lignées dites d’introgression dans lesquelles de grandes régions génomiques de S. lycopersicum sont remplacées par les segments correspondants de S. pennellii arborent des performances agronomiques nettement supérieures. Tout récemment, une équipe internationale de scientifiques, à laquelle ont participé des chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon, a séquencé et analysé son génome, ouvrant ainsi la voie à une meilleure compréhension des fondements génétiques des caractères d’intérêt de ce fruit » indique l’INRAE.

Mais quel est ce génome ?

La cuticule de S. pennelli, lui permet de réduire les pertes d’eau par transpiration mais aussi de faciliter la survie en milieu aride.

S. pennellii est une petite tomate par sa taille, mais son génome est XXL, 942 Mb, ce qui est légèrement supérieure à celui de sa cousine cultivée S. lycopersicum – 781 Mb et qui montre une accumulation importante d’éléments transposables – des séquences répétées et mobiles d’ADN capables de se multiplier de manière autonome dans le génome où elles n’ont généralement pas de fonction identifiée complète l’équipe de chercheurs de l’INRAE. Les éléments identifiés sont à 80% similaires au génome de S. pennellii dont près de la moitié sont des séquences portant de longues répétitions terminales.

Comment la tomate peut réduire les pertes d’eau et s’adapter à la sécheresse ?

Au total ce sont 32 000 gènes que compte le génome de S. pennellii, parmi ceux-ci les gènes impliqués dans la synthèse des lipides montraient des signes de sélection positive d’après les scientifiques qui ont collaboré sur le sujet.

Les chercheurs ont même montré que la cuticule de S. pennellii présente une teneur accrue en cires, dont la particularité est de renforcer la fonction naturelle, à savoir éviter la perte d’eau à travers les feuilles.

Au delà du génome la cuticule elle même aurait été le siège d’une adaptation particulière chez S. pennelli, lui permettant de réduire les pertes d’eau par transpiration mais aussi de faciliter la survie en milieu aride.

Les éléments transposables interviennent dans la régulation des gènes liés au stress.

Sur les 389 gènes potentiellement impliqués dans la réponse au stress, les chercheurs ont identifié 100 concernés par la tolérance à la sécheresse et au sel. Les travaux de recherches ont révélé que la distribution des éléments transposables aux abords de ces gènes, dont ceux appartenant aux sous-groupes Gypsy et Copia, pouvaient diverger entre les tomates sauvages et les tomates cultivées. De leurs côtés les gènes liés au stress pouvaient conduire à une expression différente indiquant que les éléments transposables pouvaient réguler l’expression des gènes.

Bolger A. et al. 2014. The genome of the stress-tolerant wild tomato species Solanum pennelliiNature Genetics 46: 1034.

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