Des chercheurs de l’Académie chinoise des sciences agricoles, en Chine, ont appliqué l’apprentissage automatique aux données de séquence génétique de raisins européens sauvages et domestiques.
Dans l’étude « Introgression adaptative et inadaptée dans la domestication de la vigne », publiée dans PNASles chercheurs ont étudié l’histoire de l’hybridation génétique entre les raisins domestiqués et leurs parents sauvages européens, retraçant l’origine à un seul événement de domestication chez les raisins de cuve.
Selon les auteurs de l’étude, la vigne domestiquée s’est propagée en Europe il y a environ 3 000 ans. Des preuves archéologiques datent la première domestication de la vigne vers 5 900 av. J.-C., avec la propagation des variétés sylvestris dans le Caucase du Sud, le nord du Croissant fertile et le Levant.
Après leur domestication, les raisins se sont répandus dans tout le monde méditerranéen, se diversifiant en de nombreuses variétés adaptées localement. Au cours des 3 000 dernières années, des vignes se sont établies en Europe, où les variétés importées sont entrées en contact avec des populations de sylvestris sauvages génétiquement distinctes.
Certaines régions génétiques des raisins de cuve liées à la synthèse des composés aromatiques ont été enrichies avec des versions sauvages, suggérant que les raisins sauvages européens ont été une ressource essentielle pour améliorer la saveur des raisins de cuve.
L’équipe a recueilli des données de séquençage existantes à partir de 305 échantillons et a effectué un séquençage sur 40 échantillons des collections de matériel génétique de raisin de l’USDA à Davis, en Californie, à l’aide de la plateforme Illumina HiSeq 4000. La collection combinée couvrait une large gamme de distribution de raisins sauvages et cultivés dans le monde.
L’analyse génétique des populations basée sur l’apprentissage automatique a détecté des preuves d’un seul événement de domestication d’une vigne, suivi d’un flux continu de gènes entre les raisins sauvages européens (UE) et les raisins cultivés au cours des ~ 2 000 dernières années.
Tout au long des événements d’hybridation et des améliorations de la sélection intentionnelle, des fragments génétiques ont été introduits avec une charge délétère plus élevée, les polymorphismes mononucléotidiques (SNP) et les variantes structurelles les plus délétères étant cachés dans un état hétérozygote.
Les auteurs suggèrent que les effets bénéfiques de l’hybridation ont un coût potentiel car certaines régions ont un nombre élevé de variants délétères connus. L’identification des variants bénéfiques et délétères pourrait être un facteur important pour une stratégie de sélection de la vigne plus basée sur la génomique.
Comment délétère?
La suggestion d’une charge délétère est basée sur des segments d’ADN qui ne sont pas spécifiquement avantageux, généralement non codants et quelque chose généralement éliminé chez les plantes sauvages par sélection naturelle.
Il convient de souligner qu’une charge délétère peut être trouvée dans n’importe quelle variété de plante domestiquée : les pommes de terre, les tomates, le riz, le soja et le maïs ont tous beaucoup de composants génomiques supplémentaires que la sélection naturelle n’a pas supprimés en raison de la sélection humaine. Bien qu’il soit possible de concevoir des génomes végétaux pour qu’ils aient moins de charges délétères, il n’est pas clair si cela aurait un effet positif sur la plante résultante car ces régions sont généralement inactives.
Avoir des régions qui ne sont pas cruciales pour le fonctionnement d’un organisme pourrait même être un avantage. Si une mutation aléatoire se produisait dans un gène critique, l’effet en aval serait délétère pour l’organisme. Si cette même mutation aléatoire se produisait dans un gène de charge délétère, le résultat serait moins délétère pour l’organisme. Environ 98 % du génome humain est non codant, et même si tout « l’ADN indésirable » n’est pas complètement inutile, c’est un tampon confortable contre les effets vraiment délétères des mutations aléatoires qui altèrent les gènes codants.
Les raisins de table ont également été examinés dans l’étude. Ces variétés se sont avérées avoir des événements d’hybridation 100 fois plus faibles, ce qui suggère que si les raisins de cuve ont subi une amélioration intensive des cultures, le raisin de table a toujours été parfait.
Plus d’information:
Hua Xiao et al, Introgression adaptative et inadaptée dans la domestication de la vigne, Actes de l’Académie nationale des sciences (2023). DOI : 10.1073/pnas.2222041120
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