Le vieil adage consistant à regarder vers le passé pour comprendre l'avenir s'applique certainement à l'amélioration des pommes de terre.

Examiner les ancêtres du moderne, La pomme de terre cultivée en Amérique du Nord a révélé un ensemble de gènes communs et d'importantes voies génétiques qui ont aidé les patates à s'adapter pendant des milliers d'années. Robin Buell, Professeur de biologie végétale de la Michigan State University Foundation et auteur principal de l'article, montre des clés génétiques potentielles qui pourraient garantir que la culture prospérera à l'avenir.

"À l'échelle mondiale, la pomme de terre est la troisième culture la plus importante pour la consommation humaine directe, pourtant, les sélectionneurs ont eu du mal à produire de nouvelles variétés qui surpassent celles lancées il y a plus d'un siècle, " a déclaré Buell. " En analysant la pomme de terre cultivée et ses parents sauvages à l'aide d'approches génomiques modernes, nous avons pu révéler des facteurs clés qui pourraient aborder la sécurité alimentaire dans l'agriculture du 21e siècle. »

Pommes de terre cultivées, domestiqué à partir d'espèces sauvages de Solanum, une espèce diploïde génétiquement plus simple (contenant deux ensembles complets de chromosomes), peut être attribuée aux montagnes des Andes au Pérou, Amérique du Sud.

Bien que les moyens exacts de la migration de la pomme de terre soient inconnus, patates essentiellement répandues dans le monde entier depuis leur domestication quelque 8, 000 à 10, il y a 000 ans. Comme les pommes de terre étaient transportées des régions plus équatoriales du Pérou et de la Bolivie vers les régions méridionales de l'Amérique du Sud, ils se sont adaptés à des journées d'été plus longues au Chili et en Argentine.

Un aspect connu est la façon dont les conquistadors espagnols ont introduit les pommes de terre au retour de leurs exploits sud-américains sur le continent européen, où les pommes de terre ont été rapidement adaptées comme culture de base. Alors que les explorateurs s'aventuraient d'Europe en Amérique du Nord, ils ont également apporté des pommes de terre au nouveau monde.

L'explorateur scientifique Michael Hardigan, anciennement à MSU et maintenant à l'Université de Californie-Davis, a dirigé l'équipe de scientifiques de la MSU et de l'Institut polytechnique de Virginie et de l'Université d'État. Ensemble, ils ont étudié sauvage, les variétés locales (pommes de terre sud-américaines cultivées par les agriculteurs locaux) et les cultivars modernes développés par les sélectionneurs. Le résultat, publié dans le numéro actuel de Actes de l'Académie nationale des sciences , était la plus grande étude de re-séquençage des cultures à ce jour.

Non seulement cela impliquait un nouveau séquençage substantiel de la pomme de terre, mais il s'est également attaqué à l'un des génomes de cultures les plus diversifiés. Les patates modernes que l'on trouve dans les cuisines d'aujourd'hui sont des pommes de terre tétraploïdes génétiquement complexes, ayant quatre fois le nombre régulier de chromosomes. Le génome complexe de la pomme de terre abrite environ 39, 000 gènes. (En comparaison, le génome humain en comprend environ 20, 000 gènes.)

Du grand pool génétique, les chercheurs en ont identifié 2, 622 gènes qui ont conduit à l'amélioration précoce de la culture lorsqu'elle a été domestiquée pour la première fois. L'étude paraît dans le numéro actuel de Actes de l'Académie nationale des sciences .

Étudier le spectre de la diversité des gènes, de son passé sauvage à son présent cultivé, peut fournir une source essentielle de potentiel d'adaptation inexploité, dit Buell.

« Nous serons en mesure d'identifier et d'étudier les introgressions historiques et les événements d'hybridation ainsi que de trouver des gènes ciblés pendant la domestication qui contrôlent la variance des caractères agricoles, ", a-t-elle déclaré. "Beaucoup d'entre eux aident à se concentrer sur l'adaptation à différents climats, repousser différents agents pathogènes ou améliorer le rendement, clés que nous espérons mieux comprendre pour améliorer les futurs efforts de sélection."

Par exemple, les pommes de terre sauvages se reproduisent par les baies et les graines. Les pommes de terre cultivées sont asexuées et sont à la fois nourriture et graines. (Quiconque a laissé une pomme de terre dans un garde-manger sombre trop longtemps a été témoin de ce trait de première main.)

Les chercheurs présentent des preuves des signatures de sélection dans les gènes contrôlant ce changement. Ils ont également mis en lumière le rôle des espèces sauvages dans les voies génétiques de lutte contre les ravageurs et de transformation des sucres pour l'alimentation. Plongée dans un territoire quelque peu obscur, ils ont examiné les sources génétiques potentielles qui contrôlent le rythme circadien; Oui, les plantes ont également des horloges de 24 heures contrôlant les processus biologiques.

"Nous connaissions leurs traits physiologiques, mais nous ne savions pas quels gènes étaient impliqués, " Buell a dit. " Comme les pommes de terre ont été déplacées, ils ont dû s'adapter à des journées plus longues, plus d'heures d'ensoleillement. Nous commençons maintenant à comprendre ce qui se passe au niveau génétique et comment les espèces sauvages de Solanum ont évolué pour devenir des pommes de terre tétraploïdes adaptées aux jours longs. »

D'autres scientifiques de MSU qui ont contribué à cette étude comprennent :Linsey Newton, John Hamilton, Brieanne Vaillancourt, Krystle Wiegert-Rininger, Bois de Josué, David Douches et Eva Farre. Des scientifiques de l'Institut polytechnique de Virginie et de l'Université d'État faisaient également partie de l'équipe de recherche.