Travaillant avec une équipe internationale de sélectionneurs et de scientifiques du génome, Des phytobiologistes de l'Université de Géorgie ont séquencé le génome de l'asperge de jardin comme modèle d'évolution des chromosomes sexuels. Les travaux éclairent des questions de longue date sur l'origine et l'évolution précoce des chromosomes sexuels, et sert en même temps de base aux efforts de sélection des asperges.

Leurs recherches, la première confirmation des premiers modèles sur la façon dont les chromosomes sexuels divergent au sein d'une même espèce, a été publié aujourd'hui dans Communication Nature .

Alors que la plupart des plantes à fleurs sont hermaphrodites, les plantes d'asperges de jardin sont généralement mâles (XY) ou femelles (XX), bien que les "supermâles" YY puissent être produits en serre. Les producteurs préfèrent les plantes entièrement mâles, car ils vivent plus longtemps et ne s'auto-ensemencent pas. Les sélectionneurs produisent des graines XY entièrement mâles en croisant une femelle XX, avec un supermâle YY. Jusqu'à présent, les différences entre les chromosomes X et Y de l'asperge n'étaient pas comprises et les éleveurs n'étaient pas en mesure de distinguer les mâles XY des supermâles YY sans croisements de test fastidieux.

"L'une des choses que nous avons pu faire assez tôt dans notre collaboration était d'identifier des marqueurs génétiques qui ont permis aux sélectionneurs de distinguer efficacement les mâles XY des mâles YY, puis d'utiliser ces mâles YY pour produire des graines entièrement mâles, " a déclaré Jim Leebens-Mack, professeur de biologie végétale et auteur principal de l'étude.

La compréhension de la variation génétique chez les plantes qui permet aux mâles XY et YY a été avancée par l'identification des gènes qui déterminent le sexe, qui ouvre la voie à un développement et à une production plus efficaces de plantes d'asperges hybrides de valeur.

"En plus d'une identification plus rapide des génotypes sexuels, nos collaborateurs sont désormais capables de manipuler le chromosome Y de l'asperge pour convertir les mâles en femelles ou en hermaphrodites. Dans le futur proche, les éleveurs pourront franchir les lignées qu'ils veulent, sans avoir à chercher dans une ligne particulière la femelle qui a un ensemble de caractéristiques, et dans une autre lignée pour un mâle aux traits complémentaires, " a déclaré Leebens-Mack.

Les questions sur la grande diversité des systèmes sexuels chez les plantes remontent à Charles Darwin, et un modèle à deux gènes pour l'origine des chromosomes sexuels a été inventé par le généticien danois Mogens Westergaard au début du 20e siècle. Mais la théorie était impossible à tester par des analyses des chromosomes sexuels humains et mammifères, où la divergence des chromosomes X et Y s'est produite il y a des dizaines de millions.

Plantes à fleurs comme les asperges, cependant, ont des origines plus récentes de sexes séparés et de chromosomes sexuels, présentant une occasion idéale de tester le modèle à deux gènes de Westergaard tout en aidant les programmes de sélection végétale.

Les chercheurs ont découvert que, comme prédit par Westergaard et d'autres, La liaison d'un gène nécessaire à la fonction masculine avec un gène retardant le développement des organes féminins sur une petite partie du chromosome Y a été le point de départ de l'évolution des chromosomes sexuels de l'asperge.

« Au cours des cent dernières années, les biologistes de l'évolution ont émis l'hypothèse de plusieurs façons qu'une paire régulière de chromosomes peut évoluer en une paire X et Y qui détermine le sexe, " a déclaré Alex Harkess, ancien doctorant au laboratoire Leebens-Mack et auteur principal de l'étude. "Notre travail confirme l'une de ces hypothèses, montrant qu'une paire de chromosomes sexuels peut évoluer par des mutations dans seulement deux gènes, l'un qui influence le développement du pollen (mâle), et un qui influence le développement du pistil (femelle).

« Les éleveurs rêvent de manipuler la détermination du sexe dans les asperges du jardin depuis des décennies, " a déclaré le co-auteur Ron van der Hulst de la société de sélection Limgroup aux Pays-Bas. " L'identification des gènes de détermination du sexe dans les asperges nous permettra désormais de produire des plantes avec des mâles, fleurs femelles et bisexuées, et accélérer considérablement le développement de lignées consanguines pour produire des semences hybrides d'élite. »

Le co-auteur et sélectionneur italien d'asperges Agostino Falavigna a également noté que le génome de référence pour les asperges de jardin lui permettra, ainsi qu'à d'autres sélectionneurs, d'utiliser plus efficacement des parents sauvages comme sources de gènes susceptibles d'améliorer la résistance aux maladies, qualité de lance, saveur, arôme et teneur en antioxydants.