Histoire de la domestication de Triticum turgidum : la capture d'exons au service de l'étude de la diversité génétique
Résumé
Depuis le début de sa domestication dans le croissant fertile, il y a 12 000 ans, le blé dur, Triticum turgidum a subi de nombreux évènements démographiques et sélectifs. La première transition caractérisant le passage du blé dur sauvage (amidonnier sauvage) Triticum turgidum spp dicoccoïdes, à la première forme cultivée (amidonnier cultivé) Triticum turgidum spp dicoccum est marquée, entre autre, par l’apparition d’un rachis solide. Ce caractère, contrôlé notamment par les gènes Br, a permis aux premiers agriculteurs de récolter, sur les plantes, le grain à maturité. La deuxième transition s’est produite entre l’amidonnier cultivé et Triticum turgidum spp durum. Elle est caractérisée par l’apparition des grains nus permettant un battage plus facile (caractère contrôlé notamment par le gène Q). La dernière transition majeure intervient lors de la révolution verte, dans les années 1960, et marque le passage des « populations de pays » aux variétés « élites », sélectionnées pour de nombreux caractères morphologiques comme une taille réduite (gène Rht), un rendement plus fort ou une capacité plus grande à absorber beaucoup d’azote sans que les plantes ne soient sujettes à la verse.
Dans le but d’affiner nos connaissances sur l’histoire évolutive de l’espèce Triticum turgidum, nous avons produit un jeu de données moléculaires en utilisant la méthode d’enrichissement par capture (10 000 régions de 120pb situées dans la partie codante du génome) pour contourner les difficultés liées à la grande taille de son génome (10.5 Gb). Cette étude a été réalisée sur 120 génotypes, 30 pour chacune des quatre formes évolutives précédemment citées.
L’analyse de la diversité nucléotidique obtenue (135 863 SNPs) nous a permis d’estimer la réduction de celle-ci associée à chaque transition. Le goulot d’étranglement le plus important a eu lieu lors du premier évènement de domestication avec seulement 59 % de la diversité présente chez Triticum turgidum spp dicoccoïdes encore présente chez la forme cultivée, Triticum turgidum spp dicoccum. Pour la deuxième transition, nous avons estimé que 76% de la diversité de Triticum turgidum spp dicoccum se retrouvait dans le groupe Triticum turgidum ssp durum. Et pour finir, 91% de la diversité est conservée entre les deux formes de T. turgidum ssp durum. L’utilisation de la séquence génomique de référence (accession «Zavitan» - Avni et al. 2017; Zhu et al. 2019), nous a également permis d’observer la variation du niveau de diversité le long du génome pour chacune des quatre formes évolutives. Nous avons observé que certaines zones ont vu leur niveau de diversité considérablement diminuer au cours de la domestication, alors que d’autres sont encore très polymorphes. Nous avons également pu détecter des signatures de sélection, sur ces quatre formes, d’abord sans a priori, puis en ciblant les locus impliqués dans l’expression de traits phénotypiques caractéristiques de la domestication (locus Br, Q et Rht) ainsi que deux QTLs impliqués dans le poids des grains et la teneur en azote dans la feuille, trait qui reflète la stratégie d’acquisition des ressources de la plante.
Ce travail a permis de proposer de nouvelles perspectives pour le développement d’outils moléculaires et des nouvelles pistes pour affiner notre compréhension de l’histoire évolutive de l’espèce Triticum turgidum.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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