Cette plante parasite convainc ses hôtes de se développer dans sa propre chair. C’est aussi un exemple extrême de rétrécissement du génome.

Si vous rencontrez des plantes du Balanophoracées famille dans un coin de forêt, vous pourriez facilement les confondre avec des champignons poussant autour des racines des arbres. Leurs structures en forme de champignon sont en réalité des inflorescences composées de minuscules fleurs.

Mais contrairement à certaines autres plantes parasites qui étendent leur haustorium dans les tissus hôtes pour voler des nutriments, Balanophore induit le système vasculaire de leur plante hôte à se développer en tubercule, formant un organe souterrain unique avec un tissu mixte hôte-parasite. Ce tubercule chimérique est l’interface où Balanophore vole les nutriments de sa plante hôte.

Mais la façon dont ces plantes parasites subtropicales extrêmes ont évolué vers leur forme actuelle a piqué l’intérêt du Dr Xiaoli Chen, scientifique de BGI Research et auteur principal d’une nouvelle étude publiée cette semaine dans Plantes naturelles.

Le Dr Chen et ses collègues — dont le botaniste Sean Graham de l’Université de la Colombie-Britannique — ont comparé les génomes de Balanophore et Sapriaune autre plante parasite extrême de la famille des Rafflesiaceae qui possède un corps végétatif très différent.

L’étude a révélé Sapria et Balanophore ont perdu respectivement 38 pour cent et 28 pour cent de leur génome, tout en évoluant pour devenir des holoparasites – un rétrécissement record pour les plantes à fleurs.

“L’ampleur des pertes génétiques similaires mais indépendantes observées dans Balanophore et Sapria est frappant”, a déclaré le Dr Chen. “Cela indique une très forte convergence dans l’évolution génétique des lignées holoparasites, malgré leurs histoires de vie et leurs apparences extérieurement distinctes, et malgré leur évolution à partir de différents groupes de plantes photosynthétiques.”

Les chercheurs ont constaté une perte quasi totale des gènes associés à la photosynthèse dans les deux Balanophore et Sapriacomme on pouvait s’y attendre avec la perte de la capacité photosynthétique.

Mais l’étude a également révélé une perte de gènes impliqués dans d’autres processus biologiques clés : le développement des racines, l’absorption de l’azote et la régulation du développement de la floraison. Les parasites ont perdu ou compacté une grande partie des familles de gènes que l’on trouve normalement dans les plantes vertes – les grands ensembles de plantes génétiques dupliquées qui ont tendance à remplir des fonctions biologiques connexes. Cela conforte l’idée selon laquelle les parasites ne conservent que les gènes ou copies de gènes essentiels.

Le plus étonnant est que les gènes liés à la synthèse d’une hormone végétale majeure, l’acide abscissique (ABA), responsable des réponses et de la signalisation des plantes au stress, ont été perdus en parallèle dans Balanophore et Sapria. Malgré cela, les chercheurs ont quand même enregistré une accumulation de l’hormone ABA dans les tiges fleuries de Balanophoreet ont découvert que les gènes impliqués dans la réponse à la signalisation ABA sont toujours retenus chez les parasites.

“La majorité des gènes perdus Balanophore sont probablement liés aux fonctions essentielles des plantes vertes, qui sont devenues fonctionnellement inutiles chez les parasites », a déclaré le Dr Graham.

“Cela dit, il y a probablement des cas où la perte de gène a été réellement bénéfique, plutôt que de refléter une simple perte de fonction. La perte de l’intégralité de la voie de biosynthèse de l’ABA peut en être un bon exemple. Elle peut les aider à maintenir une synchronisation physiologique avec l’hôte. plantes. Cela devra être testé à l’avenir.

Le Dr Huan Liu, chercheur à BGI Research, a souligné l’importance de l’étude dans le contexte du 10KP, un projet visant à séquencer les génomes de 10 000 espèces végétales.

“L’étude des plantes parasites approfondit notre compréhension des altérations génomiques dramatiques et des interactions complexes entre les plantes parasites et leurs hôtes. Les données génomiques fournissent des informations précieuses sur l’évolution et les mécanismes génétiques derrière la dépendance des plantes parasites à l’égard de leurs hôtes, et sur la manière dont elles manipulent plantes hôtes pour survivre.