Pollinisateur visitant Linum tenue. Crédit :Juanita Gutiérrez-Valence
Les scientifiques ont résolu le mystère centenaire d'un supergène qui provoque une pollinisation croisée efficace dans les fleurs. Les résultats montrent que la variation de longueur de séquence au niveau de l'ADN est importante pour l'évolution de deux formes de fleurs qui diffèrent par la longueur de leurs organes sexuels. L'étude est publiée aujourd'hui dans Current Biology .
Les jardiniers et les botanistes savent depuis les années 1500 que certaines espèces végétales ont deux formes de fleurs qui diffèrent réciproquement par la longueur de leurs organes sexuels mâles et femelles. Darwin a d'abord proposé que ces fleurs distylées favorisaient une pollinisation croisée efficace par le biais d'insectes pollinisateurs. Les premiers généticiens ont montré que les deux formes de fleurs étaient contrôlées par une seule région chromosomique abritant probablement un groupe de gènes, un supergène. Mais jusqu'à récemment, ce supergène n'avait jamais été séquencé.
Maintenant, des chercheurs de l'Université de Stockholm, en collaboration avec des partenaires de l'Université d'Uppsala, de l'Université de Durham, de l'Université de Grenade et de l'Université de Séville, ont résolu le mystère du supergène. Ils ont étudié un système où déjà Darwin décrivait de manière distyly, l'espèce de graines de lin sauvage, Linum, et a utilisé des méthodes modernes de séquençage de l'ADN pour identifier le supergène.
Étonnamment, ils ont découvert que le supergène responsable des longueurs différentes des organes sexuels masculins et féminins lui-même variait en longueur. Plus précisément, la forme dominante du supergène contenait environ 260 000 paires de bases d'ADN qui manquaient à la forme récessive. Le segment d'ADN de 260 000 paires de bases abritait plusieurs gènes susceptibles de provoquer des variations de longueur dans les organes sexuels.
Les deux formes de fleurs de lin fin, Linum tenue, diffèrent réciproquement par la longueur de leurs organes sexuels. Le panneau supérieur montre des fleurs entières tandis que la partie inférieure montre les structures reproductrices à l'intérieur des fleurs, avec des flèches indiquant les organes sexuels mâles et femelles. Crédit :Juanita Gutiérrez-Valence
"Ces résultats nous ont vraiment surpris, car une composition génétique similaire du supergène qui gouverne distyly a déjà été identifiée dans un autre système, les primevères, où il a évolué de manière complètement indépendante", a déclaré Tanja Slotte, professeur de génomique écologique à l'Université de Stockholm et senior auteur de l'étude.
"Non seulement l'évolution a conduit à plusieurs reprises à des variations similaires dans les fleurs des primevères et des espèces de graines de lin, mais elle s'est également appuyée sur une solution génétique similaire pour réaliser cet exploit", a déclaré Juanita Gutiérrez-Valencia, Ph.D. étudiant à l'Université de Stockholm et premier auteur de l'étude.
Fleurs de Linum tenue photographiées sur le terrain en Espagne Crédit :Benjamin Laenen et Aurélie Désamoré
Ces découvertes fournissent de nouvelles informations sur le pouvoir exceptionnel de l'évolution pour trouver des solutions convergentes aux défis adaptatifs répandus tels que la nécessité pour les plantes à fleurs d'être pollinisées de manière croisée.
« Distyly est finalement un mécanisme de pollinisation croisée efficace. Comprendre les mécanismes de pollinisation est particulièrement important aujourd'hui compte tenu du changement climatique et des défis auxquels sont confrontées les populations de plantes et d'insectes pollinisateurs », a déclaré le professeur Tanja Slotte. Les destins évolutifs des supergènes démasqués
