Espèces de citrouilles du monde entier. Crédit :Zhangjun Fei et Marissa Zuckerman
Pour certains, les citrouilles évoquent des décorations d'Halloween sculptées, mais pour de nombreuses personnes dans le monde, ces gourdes fournissent la nutrition. Des scientifiques de l'Institut Boyce Thompson (BTI) et du Centre national de recherche en ingénierie pour les légumes à Pékin ont séquencé les génomes de deux espèces de citrouilles importantes, Cucurbita maxima et Cucurbita moschata.
Les génomes finis apparaissent dans le numéro d'octobre de Plante moléculaire , qui met en valeur le travail sur sa couverture.
"Les citrouilles sont utilisées comme aliment de base dans de nombreux pays en développement et sont cultivées partout dans le monde pour leurs usages culinaires et ornementaux, " a déclaré Zhangjun Fei, professeur agrégé au BTI, Cornell professeur agrégé adjoint de pathologie végétale et auteur principal de l'article. Plus des deux tiers des citrouilles du monde, les courges et les courges sont produites en Asie seulement.
Les chercheurs ont séquencé les deux espèces de citrouilles différentes pour mieux comprendre leurs traits contrastés souhaitables :Cucurbita moschata est connue pour sa résistance aux maladies et autres stress, comme les températures extrêmes, tandis que C. maxima est mieux connu pour la qualité de ses fruits et sa nutrition.
En outre, l'hybride de ces deux espèces, appelé 'Shintosa' a une tolérance au stress encore plus grande que C. moschata, et est souvent utilisé comme porte-greffe pour d'autres cultures de cucurbitacées, comme la pastèque, concombre, et melon. Les producteurs couperont le semis de citrouille de ses racines, et y fondre les tiges d'autres cucurbitacées, en leur donnant de la force, racines résistantes à partir desquelles pousser.
Ce graphique montre la production de citrouilles, courges et courges :les dix premiers producteurs en 2014. Crédit :FAOSTAT
Une fois déchiffré, les séquences du génome sont une ressource importante pour la poursuite de la recherche scientifique et la sélection des cultures de Cucurbita. En analysant les génomes, les chercheurs pourront identifier de nombreux gènes associés aux traits désirables de la citrouille, et mieux comprendre la génétique derrière les phénotypes extrêmes de l'hybride 'Shintosa'.
« Les séquences du génome de la citrouille de haute qualité conduiront à une dissection plus efficace de la génétique sous-jacente à des traits agronomiques importants, accélérant ainsi le processus de sélection pour l'amélioration de la citrouille, " dit Fei.
Dans le monde des cucurbitacées, cela signifie une reproduction plus rapide pour la résistance à des maladies telles que la flétrissure fusarienne ou l'oïdium - ce film blanc que de nombreux jardiniers pourraient trouver en train de tuer leurs feuilles de courge, ou augmenter la production de caroténoïdes - les pigments oranges associés à la santé des yeux, entre autres avantages.
Alors que le but ultime du séquençage du génome est de pouvoir lier des gènes spécifiques aux traits qu'ils contrôlent, les résultats du séquençage des citrouilles ont également révélé une histoire évolutive intéressante pour les espèces de Cucurbita.
Les cucurbitacées ont de grands génomes avec 20 paires de chromosomes, comparé au 11 de la pastèque ou au 7 du concombre. C'était le premier indice que le génome de la citrouille s'était étendu il y a longtemps. En comparant les séquences du génome de Curcurbita à celles d'autres cucurbitacées, les chercheurs ont découvert que le génome de la citrouille est en fait une combinaison de deux génomes anciens, ce qui en fait un paléotétraploïde.
Citrouille sculptée d'ADN double hélice. Crédit :Alexa M. Schmitz
Bien que la citrouille soit considérée aujourd'hui comme diploïde, ce qui signifie qu'il n'a que deux copies de chaque chromosome, l'analyse du séquençage du génome a révélé qu'il y a entre 3 et 20 millions d'années, deux espèces ancestrales différentes ont combiné leurs génomes pour créer un allotétraploïde - une nouvelle espèce avec quatre (tétra-) copies de chaque chromosome, de deux espèces (allo-) différentes.
Typiquement après la formation d'un allotétraploïde, le génome connaîtra une réduction des effectifs et une perte de gènes, transformant finalement la nouvelle espèce en un diploïde. Parfois, l'un des génomes contributeurs dominera les autres pour conserver plus de gènes, un phénomène observé chez le maïs et le coton.
De façon intéressante, pour les citrouilles, ce n'était pas le cas. L'ancien allotétraploïde Cucurbita a perdu ses gènes dupliqués au hasard des deux diploïdes contributeurs. Par ailleurs, le chromosome ancestral est resté en grande partie intact, laissant la citrouille moderne avec deux sous-génomes représentant les espèces anciennes qui ont contribué au paléotétraploïde.
"Nous étions ravis de découvrir que les deux sous-génomes actuels de la citrouille maintiennent en grande partie les structures chromosomiques des deux progéniteurs malgré le partage du même noyau pendant au moins trois millions d'années, " dit Shan Wu, premier auteur de l'article et postdoc BTI.
La prochaine fois que vous sculpterez une citrouille, prenez un moment pour réfléchir au curieux chemin évolutif qu'il a fallu pour arriver ici, et comment les éleveurs, maintenant armé de la séquence du génome, sera mieux en mesure d'améliorer la citrouille pour aider à nourrir des millions de personnes dans le monde.
