Les plantes répandent leurs graines à travers le paysage pour coloniser de nouvelles zones, mais il est difficile et coûteux pour les biologistes de retracer leurs déplacements. Maintenant, des chercheurs de la Portland State University ont mis au point une nouvelle technique pour séquencer l'ADN chloroplastique de centaines de plantes à la fois, pour en savoir plus sur la façon dont les populations végétales se déplacent.

La capacité d'établir de nouvelles populations est vitale pour les espèces végétales qui cherchent à étendre leur aire de répartition. Pendant de nombreuses décennies, les biologistes ont étudié le processus de dispersion des graines, mais les études génétiques des populations végétales ont toujours été entravées par la difficulté de distinguer si les différences génétiques étaient le résultat du mouvement du pollen (gènes mâles) ou des graines elles-mêmes (contenant l'ADN des deux parents). Pour relever ce défi, les chercheurs peuvent séquencer l'ADN des chloroplastes, les structures vertes des cellules végétales qui effectuent la photosynthèse. Le développement d'un nouvel outil, CallHap, Publié dans Applications en sciences végétales , a rendu moins coûteux et plus facile le séquençage des génomes chloroplastiques d'un grand nombre de plantes et le suivi précis de la dispersion des graines à travers les paysages.

Étant donné que les chloroplastes ne sont normalement hérités que de la plante femelle, leur variabilité génétique peut être utilisée pour suivre la dispersion des graines sans interférence du pollen. Les chloroplastes évoluent lentement, les chercheurs utilisent donc le séquençage de nouvelle génération pour rechercher des différences subtiles dans leurs génomes afin de déterminer comment deux plantes de populations différentes pourraient être liées. Pour réduire les coûts de ces études, Le professeur Mitchell Cruzan et ses collègues Dr Brendan Kohrn et Jessica Persinger ont développé CallHap, qui peut être utilisé pour séquencer simultanément de nombreuses plantes et séparer les données par la suite.

Pour utiliser CallHap, les chercheurs doivent d'abord obtenir une séquence génomique de référence pour leur espèce cible, soit à partir de travaux déjà publiés, soit par séquençage de l'ADN d'une seule plante. Prochain, ils doivent séquencer les chloroplastes de quelques plantes individuellement et les aligner sur le génome de référence pour créer la base de données de base utilisée par le programme. CallHap peut ensuite être utilisé pour séquencer des centaines d'individus à la fois, dit Cruzan :« Nous étions motivés à développer cette méthode pour fournir des données de séquence à partir de génomes chloroplastiques entiers pour un grand nombre de plantes, pour générer les grandes tailles d'échantillons nécessaires pour des estimations robustes de la dispersion des graines."

Cruzan et son équipe ont testé CallHap sur des réseaux génétiques artificiels avant de l'utiliser pour étudier le taux de dispersion des graines d'une marguerite, Champs aurifères de Californie ( Lasthénie californienne ), poussant dans le sud de l'Oregon, ETATS-UNIS. « Nous avons été très satisfaits du faible taux d'erreur que nous avons détecté, " s'est enthousiasmé Cruzan, qui a depuis testé le programme sur quatre autres espèces. Leurs résultats suggèrent que les chloroplastes de jusqu'à 200 plantes pourraient être séquencés ensemble et séparés avec précision par CallHap, réduisant considérablement les coûts de ces études de génétique des populations.

CallHap a déjà donné des informations intéressantes sur la dispersion des graines. Cruzan élabore, "Dans le L. californica étudier, nous avons trouvé de fortes différences dans les génomes chloroplastiques de populations séparées seulement de quelques dizaines de mètres, suggérant une distance de dispersion des graines étonnamment courte pour cette espèce. et utilisera CallHap pour étudier comment leurs méthodes de dispersion des graines pourraient fonctionner en réponse au changement climatique.

En plus de fournir des informations sur la dispersion des graines, le pipeline CallHap peut être utilisé pour estimer les relations d'autres types de génomes hérités d'un seul parent, y compris les mitochondries, ainsi que pour enquêter sur la propagation des bactéries et des virus.