Pangénome de la tomate et plus de saveurs potentielles dans le futur
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En cartographiant le pangénome de la tomate, les chercheurs ont découvert des gènes qui pourraient améliorer sa saveur dans le futur.
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Presque tout le monde s’accorde à dire que les tomates achetées en magasin n’ont pas beaucoup de goût. Des scientifiques du Service de recherche agricole (ARS) et du Boyce Thompson Institute (BTI) ont peut-être mis en lumière la solution à la tomate sans saveur dans un papier dans Nature Genetics.
Sommaire
Le pangénome de la tomate
Le biologiste moléculaire James Giovannoni du Laboratoire de recherche sur les plantes, le sol et la nutrition ARS et le scientifique en bioinformatique BTI Zhangjun Fei, tous deux basés à Ithaca, dans l’État de New York, ont terminé la construction du pangénome de la tomate cultivée et de ses espèces sauvages, cartographiant près de 5 000 gènes jamais répertoriés.
Un génome est une carte biologique des gènes d’un organisme et de leurs fonctions. Mais un génome est généralement d’une seule variété, qui sert alors de génome de référence pour le reste de l’espèce. Ce pangénome comprend tous les gènes de 725 différentes tomates sauvages cultivées et étroitement apparentées, qui ont révélé 4 873 gènes qui étaient absents du génome de référence d’origine.
Des gènes disparus pendant le croisement
Bien que les tomates cultivées présentent une large gamme de variations physiques et métaboliques, il existe plusieurs goulots d’étranglement au cours de la domestication et de la reproduction. Cela signifie que les tomates d’aujourd’hui ont une base génétique plus étroite. Le pangénome aide à identifier quels gènes supplémentaires pourraient être disponibles au-delà de la référence pour la sélection et l’amélioration des cultures.
“P1040649”by cozymax5454 is licensed under CC BY-NC-SA 2.0
À l’époque moderne, les sélectionneurs se sont concentrés sur des caractéristiques telles que le rendement, la durée de conservation, la résistance aux maladies et la tolérance au stress, caractéristiques qui ont été économiquement importantes pour les producteurs. Les tomates sont l’un des légumes les plus consommés, bien qu’elles soient en réalité des fruits, avec une production annuelle mondiale de 182 millions de tonnes, d’une valeur supérieure à 60 milliards de dollars.
La tomate est l’un des fruits les plus consommés au monde
Aux États-Unis, la consommation de tomates par habitant était de 10,3 kg pour les tomates fraîches en 2017, plus de 33,3 kg de tomates transformées consommées par personne. Les tomates sont le deuxième légume le plus consommé aux États-Unis après les pommes de terre.
L’une des découvertes les plus importantes de la construction de ce pangénome est une forme rare d’un gène appelé TomLoxC, qui diffère principalement par la version de son promoteur génique d’ADN. Ce gène influence la saveur du fruit en catalysant la biosynthèse d’un certain nombre de lipides ( matières grasses), volatiles impliqués, composés qui s’évaporent facilement et contribuent à l’arôme selon Giovannoni.
Le gène TomLoxC
En outre, les chercheurs ont découvert le nouveau rôle de TomLoxC. Il facilite également la production d’un groupe d’apocaroténoïdes, des produits chimiques organiques dérivés de caroténoïdes, y compris des précurseurs de la vitamine A, qui agissent comme des molécules de signalisation influant sur diverses réactions des plantes, y compris les stress environnementaux. Les composés dégagent également une variété d’odeurs florales et fruitées qui jouent un rôle important dans le goût de la tomate.
La version rare de TomLoxC n’a été trouvée que dans 2 % des variétés de tomates de grande taille, âgées ou anciennes, mais elle était présente dans 91 % des tomates sauvages de la taille d’une groseille, principalement le Solanum pimpinellifolium, prédécesseur sauvage de la tomate cultivée. Il devient de plus en plus commun dans les nouvelles variétés.
Plus de saveurs dans les futures tomates avec ce pangénome
Il semble qu’il y ait eu une forte pression de sélection contre ou du moins aucune sélection pour la présence de cette version de TomLoxC au début de la domestication des tomates selon Giovannoni. L’augmentation de la prévalence de cette forme dans les tomates modernes reflète probablement le regain d’intérêt des sélectionneurs pour une saveur améliorée.
Avec la disponibilité de ce large éventail d’informations génétiques spécifiques, les sélectionneurs devraient pouvoir travailler rapidement pour donner plus de saveur aux tomates achetées en magasin, produites en série, tout en préservant les caractéristiques qui en font une culture économiquement avantageuse.
Ces nouveaux gènes découverts dans le pangénome de la tomate ont apporté des informations importantes au répertoire du génome de la tomate et offrent des possibilités supplémentaires d’amélioration de la tomate. Les profils de présence et d’absence de ces gènes dans différentes populations de tomates ont permis de mieux comprendre comment la sélection humaine des traits désirés ont remodelé les génomes de la tomate selon Fei.
Les scientifiques s’attendent à ce que l’ajout de près de 5 000 gènes au répertoire du génome de la tomate fournisse des possibilités d’amélioration supplémentaires à mesure que leurs rôles dans la biologie de la tomate et la qualité des fruits sont déterminés.
