La prochaine fois que tu mords dans ce parfait, pastèque douce et succulente, vous voudrez peut-être comprendre que c'est le produit de millions d'années d'évolution en cours.

En réalité, les saveurs uniques et les attributs spéciaux de la famille de plantes qui comprend les citrouilles, courges et pastèques, peut se devoir à un événement ancien.

Les délicieux fruits de cette famille, connu sous le nom de plantes Cucurbitacées, sont d'une valeur biologique considérable, économique, et l'importance agricole, avec presque 1, 000 espèces et la quatrième culture de rente la plus rentable.

Récemment, les scientifiques ont fait de grands progrès pour mieux comprendre les génomes séquencés du concombre, pastèque, et melons.

Une fois ces projets terminés, une équipe de recherche dirigée par Xiyin Wang, professeur à l'Université des sciences et technologies de Chine du Nord, a réalisé la première grande exploration génomique comparative de la structure et de l'évolution de leur génome.

Après avoir reconstruit des arbres évolutifs et des comparaisons approfondies de gènes communs entre les plantes de Cucurbitacées, de façon inattendue, l'équipe de recherche a trouvé la première preuve d'un ancien événement de duplication du génome entier. Ce doublement des chromosomes commun aux cucurbitacées (tétraploïdisation) s'est produit après un événement de triplement (hexaploïdie) d'une plante à fleurs (eudicot) il y a 107 à 118 millions d'années (Mya), qui a affecté toutes les cucurbitacées et les plantes d'eudicot de base.

"Ces événements répétés de duplication du génome sont proposés pour répondre à la divergence rapide et au succès des plantes à graines et à fleurs sur cette planète, " dit Wang, l'auteur correspondant de l'étude. « Cela peut être un facteur clé expliquant pourquoi les plantes abritent des génomes beaucoup plus complexes que ceux des animaux. En fait, cela peut être le résultat de la sélection naturelle selon laquelle les plantes doivent supporter des facteurs environnementaux difficiles dans une niche sans aucun abri. Par conséquent, s'adapter à un environnement changeant, ils doivent développer des innovations fonctionnelles relativement rapides au sein de leurs génomes."

"Les polyploïdisations comme celles que nous avons montrées dans notre étude produisent souvent des milliers de gènes dupliqués, et de nombreux réarrangements chromosomiques, même la reconfiguration du génome entier, et les mutations ultérieures de l'ADN, qui offrent toutes d'énormes opportunités génomiques pour suffire aux innovations fonctionnelles. Cela répond même au "mystère abominable" de Charles Darwin - l'origine et la divergence rapide des plantes à fleurs en seulement plusieurs millions d'années."

En outre, en utilisant les raisins comme groupe aberrant pour leur étude comparative (qui a divergé plus tôt), ils ont également estimé les temps de divergence évolutifs majeurs. Ils estiment que les plantes de cucurbitacées se séparent du raisin ~121-145 Mya, pastèque séparée du concombre et du melon ~ 25-29 Mya, et melon et concombre fendus ~ 14-16 Mya.

L'identification de l'événement de doublement chromosomique a servi à jeter les bases de l'expansion de familles de gènes fonctionnels clés qui donnent à chacun leurs traits uniques, en particulier pour les nouvelles fonctions des gènes, la régulation du métabolisme, amertume, et la résistance aux maladies. Dans l'analyse comparative des génomes séquencés, les concombres se sont avérés avoir le plus de gènes de résistance (804), qui variait de 37 à 666 exemplaires dans différentes familles. Ces événements génomiques incluent des mécanismes tels que la perte de gènes, réarrangements chromosomiques, et la divergence fonctionnelle dans cette importante famille botanique.

Ils ont également pu mesurer le taux d'évolution parmi différentes plantes de cucurbitacées et ont constaté que les melons évoluent le plus lentement, avec la pastèque et le concombre plus rapidement de 23,6% et 27,4%, respectivement.

Leur analyse a établi un étalon-or, qui contribuera au décryptage des génomes complexes nouvellement séquencés, surtout, de plantes.

Les recherches de l'équipe serviront également à soutenir de futures études dans la communauté de recherche sur les cucurbitacées, par exemple., résistance aux maladies et aux ravageurs dans les cultures agricoles, et au-delà.