Selon un rapport publié aujourd’hui dans eVie.
L’étude révèle que certaines plantes, telles que le soja, ont perdu ce gène protecteur au fil du temps, et suggère que la sélection de plantes ou leur modification génétique pour réintroduire le gène pourrait protéger contre les mauvaises récoltes.
L’état de santé d’une plante dépend du système immunitaire dont elle hérite. Chez les plantes, cela signifie hériter de certains types de récepteurs de reconnaissance de formes qui peuvent reconnaître des pathogènes distincts et des peptides dérivés d’herbivores, et déclencher une réponse immunitaire appropriée.
« Hériter des bons types de récepteurs de reconnaissance de formes peut permettre aux plantes de reconnaître les menaces et de faire face aux maladies et aux ravageurs », explique l’auteur principal Simon Snoeck, chercheur postdoctoral au Département de biologie de l’Université de Washington, aux États-Unis. « Bien que nous connaissions de nombreuses molécules dérivées de parasites qui activent les réponses immunitaires chez les plantes, nos connaissances sur la façon dont les plantes ont développé la capacité de détecter de nouvelles menaces sont limitées. »
Pour combler cette lacune, l’équipe a entrepris de définir les principaux événements évolutifs qui ont permis aux plantes de répondre à une menace commune : la chenille. On savait déjà que les espèces d’un groupe de légumineuses – y compris les haricots mungo et les doliques aux yeux noirs – sont uniquement capables de répondre aux peptides produits par la bouche des chenilles lorsqu’elles grignotent les feuilles des plantes.
Ils ont donc examiné en profondeur les génomes de ce groupe de plantes pour voir si un récepteur de reconnaissance de formes commun appelé récepteur d’inceptine (INR) avait changé au cours de millions d’années, acquérant ou perdant la capacité de reconnaître les chenilles.
Ils ont découvert qu’un seul gène récepteur vieux de 28 millions d’années correspond parfaitement à la réponse immunitaire de la plante aux peptides de la chenille. Ils ont également découvert que parmi les descendants des ancêtres des plantes les plus anciennes qui ont développé le gène du récepteur, quelques espèces qui ne pouvaient pas répondre aux peptides de la chenille avaient perdu le gène.
Pour comprendre comment cet ancien gène a acquis la capacité de reconnaître de nouveaux peptides à partir des agents pathogènes d’aujourd’hui, l’équipe a utilisé une technique appelée reconstruction de séquence ancestrale où ils ont combiné les informations de tous les gènes récepteurs modernes pour prédire la séquence originale vieille de 28 millions d’années. Ce récepteur ancestral était capable de répondre aux peptides de la chenille. Cependant, une version légèrement plus ancienne avec 16 changements dans la séquence du récepteur ne le pouvait pas.
Cette histoire génétique, ainsi que des modèles informatiques montrant comment les structures des récepteurs anciens et actuels ont pu différer, fournissent des indices sur la façon dont le récepteur a évolué. Cela suggère qu’il y a eu une insertion clé d’un nouveau gène dans le génome de la plante ancestrale il y a plus de 32 millions d’années, suivie d’une évolution rapide de diverses formes du nouveau récepteur. L’une de ces formes a acquis la capacité de répondre aux peptides de chenille, et cette nouvelle capacité est maintenant partagée par des dizaines d’espèces de légumineuses descendantes.
« Nous avons identifié l’émergence et la perte secondaire d’un trait clé de l’immunité au cours de l’évolution des plantes », conclut l’auteur principal Adam Steinbrenner, professeur adjoint au Département de biologie de l’Université de Washington.
« À l’avenir, nous espérons en savoir plus sur les processus au niveau du génome qui génèrent une nouvelle diversité de récepteurs et identifient des récepteurs immunitaires encore inconnus au sein de groupes de plantes. Au fur et à mesure que de plus en plus de données génomiques deviennent disponibles, de telles approches identifieront les récepteurs « manquants » qui sont utiles. caractères à réintroduire dans les plantes pour aider à protéger les cultures. »
Plus d’information:
Simon Snoeck et al, Gain évolutif et perte d’un récepteur de reconnaissance de modèle végétal pour la reconnaissance HAMP, eVie (2022). DOI : 10.7554/eLife.81050