Il y a entre 5 et 13 millions d'années, le maïs et le soja ont subi des duplications de génome, mais les scientifiques de l'Université Purdue pensent qu'ils se sont produits de manières très différentes.

Damon Lisch, professeur agrégé au Département de botanique et de phytopathologie, et Jianxin Ma, professeur au Département d'agronomie, ont étudié l'évolution des génomes de ces grandes plantes cultivées. Ils voulaient comprendre les façons dont les génomes se dupliquent - en créant plusieurs copies de gènes - et comment ces génomes changent au fil du temps.

Dans le maïs, Lisch et Ma pensent que la duplication s'est produite lorsque deux espèces d'herbe avec des génomes similaires se sont croisées, comme des cousins ​​éloignés. Le génome d'une plante était dominant, et au fil du temps, perdu des copies redondantes de gènes à un taux beaucoup plus faible que l'autre.

"Vous n'avez pas besoin de deux copies de tout, " a déclaré Lisch. "Et il existe de nombreux exemples de différences dans la perte de gènes redondants lorsqu'une duplication du génome entier résulte de croisements entre espèces apparentées."

Lisch et Maman, dont les résultats ont été publiés dans la revue La cellule végétale , suggèrent que ces différences sont dues à des différences dans le nombre et la distribution des transposons dans les deux génomes lorsqu'ils ont été combinés pour la première fois.

Transposons, ou soi-disant "gènes sauteurs, " se déplacent autour de l'ADN et menacent d'altérer ou d'endommager d'autres gènes. La plante se défend contre ces transposons en désactivant leur activité, réduisant parfois le niveau d'expression des gènes qui les entourent. Lisch et Ma ont déclaré que les gènes perdus dans le maïs ont tendance à provenir du même sous-génome et présentent des différences dans les deux transposons à côté des gènes et des niveaux d'expression de ces gènes.

"Si vous êtes un gène et que vous avez un transposon proche qui a été désactivé, qui peut aussi diminuer le gène, " a déclaré Lisch. " Il y a un avantage à baisser les transposons, mais il y a aussi un coût. Les données du maïs suggèrent que l'un des deux génomes qui se sont combinés pour former le génome du maïs payait plus cher. À cause de ce, les gènes de ce génome s'exprimaient à un niveau inférieur et étaient plus susceptibles d'être perdus avec le temps."

Soja, cependant, ont perdu des gènes des deux génomes à peu près au même rythme.

"Cela suggère que lorsque les deux génomes qui se sont réunis pour former le génome du soja, ils étaient fondamentalement identiques, " dit Lisch.

Les résultats des auteurs suggèrent que la duplication du génome du soja ne provient pas d'un croisement de parents éloignés, mais du propre génome de la plante doublant spontanément.

Comprendre le rôle que jouent les transposons sur l'évolution des génomes peut aider les scientifiques à comprendre comment les plantes font des compromis au sein de ces génomes.

"Cela donne un aperçu de la façon dont les génomes dupliqués ont changé et comment ces changements peuvent avoir affecté le phénotype de la plante tel que nous l'observons aujourd'hui, ", a déclaré Ma. "Cela pourrait faciliter les découvertes dans les réseaux de gènes alors que nous analysons les traits d'importance agronomique."