Les chercheurs identifient le rôle des sous-génomes dans l’évolution du bambou

En tant que force motrice majeure de l’évolution, la polyploïdie (duplication du génome) est omniprésente à différents stades évolutifs de l’arbre de vie des plantes à fleurs. Cependant, les interactions entre les génomes ancestraux dans un noyau polyploïde, impliquant souvent une dominance de sous-génome, ont été mal comprises.

Les bambous présentent une grande diversité d’espèces et de morphologie, composée d’un clade herbacé mineur, principalement diploïde (~ 126 espèces) et de trois clades ligneux polyploïdes majeurs (~ 1 576 espèces). En tant que lignée de plantes les plus importantes adaptées à un habitat forestier, les bambous ligneux (WB) présentent des traits biologiques distinctifs, tels qu’une croissance rapide (jusqu’à 114,5 cm/jour) et une floraison synchrone, généralement monocarpique (~ 30– 60 ans).

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Li Dezhu de l’Institut de botanique de Kunming (KIB) de l’Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec des scientifiques des États-Unis, a proposé un modèle raffiné pour l’origine et la polyploïdisation du bambou ligneux. . Les résultats de leurs travaux ont été publiés en ligne dans Génétique naturelle dans un article intitulé « Les assemblages génomiques de 11 espèces de bambou mettent en évidence la diversification induite par la dominance dynamique du sous-génome« .

Leurs études ont révélé des événements d’hybridation récurrents entre les ancêtres diploïdes des lignées ligneuses suivis d’une polyploïdisation, ainsi que d’une introgression entre les lignées ancestrales ligneuses et herbacées, au début de l’évolution du bambou.

L’équipe de Li se consacre depuis longtemps aux études systématiques et évolutives du bambou. Dans leurs travaux antérieurs rapportant des projets de génomes pour quatre espèces de bambou, ils ont proposé une origine réticulée pour les WB impliquant l’hybridation et la polyploïdisation.

« Pour mener une étude plus complète des bambous à travers différents niveaux de ploïdie et une large diversité phylogénétique, nous avons échantillonné deux bambous herbacés et trois espèces représentatives de chaque lignée ligneuse », a déclaré Li.

L’équipe internationale a réussi à acquérir des séquences génomiques au niveau des chromosomes de 11 espèces représentatives de bambou en utilisant une technologie de séquençage de troisième génération. Ils ont collecté et séquencé les données du transcriptome de 476 échantillons de bambou couvrant différents tissus et différents stades de croissance.

En utilisant une approche multi-omique, l’équipe a confirmé la présence de quatre sous-génomes distincts de WB : A, B, C et D.

Une enquête plus approfondie a révélé que les WB présentent une stabilité de caryotype remarquable, maintenant l’état ancestral de 12 chromosomes de la famille des graminées au niveau du sous-génome, malgré 12 à 20 Ma depuis la polyploïdisation et la diversification des espèces à grande échelle qui a suivi.

« Notre étude suggère une nette dominance des sous-génomes C dans deux lignées tétraploïdes, comme en témoigne une série de caractéristiques, notamment la taille du génome, le fractionnement des gènes, les réarrangements génomiques, les éléments transposables et l’expression des gènes », a déclaré Li.

Cependant, le modèle de dominance dans la lignée hexaploïde est plus dynamique, avec un déplacement progressif de la dominance du sous-génome C vers le sous-génome A.

Une analyse plus approfondie a révélé que le sous-génome C dominant, ainsi que le sous-génome A du clade hexaploïde, contribuaient le plus à l’évolution des traits distinctifs des WB et éventuellement à leur rayonnement adaptatif dans un habitat forestier.

Ce travail met en évidence l’utilité de l’utilisation d’assemblages de séquences génomiques à l’échelle du clade pour faire progresser notre compréhension de l’évolution du sous-génome chez les plantes polyploïdes.