Polyploïdie et adaptation des plantes Étude de l'expression des gènes homéologues chez le caféier (Coffea arabica)
Résumé
La polyploïdie joue un rôle fondamental dans l’évolution des plantes. En effet, elle est considérée comme un facteur majeur de spéciation, de diversification et d’adaptation écologique des plantes. En particulier au sein des allopolyploïdes, l’expression des gènes dupliqués (gènes homéologues) permettrait une plasticité fonctionnelle et serait à l’origine de capacités adaptatives. Parmi les espèces polyploïdes, la contribution relative des gènes homéologues au transcriptome peut varier selon les organes de la plante et selon les conditions de culture.
Le caféier C. arabica est une espèce allotétraploïde présentant deux sous-génomes homéologues peu différenciés. Cette espèce provient de l’hybridation récente de deux espèces diploïdes de caféiers proches des espèces actuelles de C. eugenioides (génome Ea de C. arabica) et de C. canephora (génome Ca de C. arabica). Sur le plan adaptatif, C. arabica présente la caractéristique de tolérer de plus grande amplitude de température que les deux espèces parentales diploïdes, l’une C. canephora étant plus adaptée à des températures chaudes (22 à 26 °C) et l’autre C. eugenioides à des températures froides (18 à 22°C).
Pour comprendre la spécificité adaptative des allopolyploïdes, l’influence de la température sur l’expression des gènes homéologues de C. arabica, a été étudiée en estimant l’expression relative de 13 paires de gènes homéologues de la même région génomique sur différents organes. La quantification du ratio de SNP estimée à partir de chromatogrammes de
séquençage de type Sanger a permis de mesurer l’expression relative des gènes homéologues. Pour les 130 combinaisons analysées, les deux sous-génomes ont été exprimés même si les conditions de culture conviennent mieux à l’une ou à l’autre des espèces parentales, aucun cas de « silencing » n’a été décelé. L’expression relative des gènes homéologues dépend des
gènes, des organes et des conditions de culture. De plus l’expression relative des gènes homéologues adjacents apparait indépendante et les profils d’expression sur la région étudiée sont relativement stables au travers des organes et des conditions de culture.
Ces résultats suggèrent que C. arabica n’a pas subi de phénomènes de diploïdisation notables. Ces résultats indiquent que l’expression des gènes homéologues au sein de C. arabica est régulée par un mécanisme de trans-régulation partagé qui n’est pas spécifique du sous-génome. Par contre les biais d’expression relative des gènes homéologues résulteraient de facteurs de régulation à l’échelle du gène. La régulation de l’expression des gènes homéologues semble intervenir sur les capacités adaptatives particulières de cette espèce.
Loading...