Résoudre le mystère séculaire du supergène

Des scientifiques soutenus par le projet SuperGenE, financé par l’UE, ont résolu l’énigme de longue date du supergène à l’origine de la pollinisation croisée efficace des fleurs. Leurs surprenants résultats concernant la variation de la longueur de la séquence au niveau de l’ADN ont été publiés dans la revue «Current Biology».

On sait depuis les années 1500 que certaines espèces végétales possèdent deux formes de fleurs, chacune étant dotée d’organes sexuels mâles longs et femelles courts ou inversement. Certaines fleurs ont de longs styles (parties de l’organe sexuel femelle) et des anthères basses (parties de l’organe sexuel mâle), tandis que d’autres ont des styles courts et des anthères hautes dans la fleur. Charles Darwin a été le premier à avancer que ces fleurs distyles favorisaient une pollinisation croisée efficace par les insectes pollinisateurs.

Les premiers généticiens ont montré que la distylie était héritée comme si elle était contrôlée par une seule région chromosomique pouvant abriter un supergène. Un supergène est une partie d’un chromosome constituée d’un groupe de gènes étroitement liés qui sont hérités ensemble. Or, jusqu’à présent, ce supergène n’avait jamais été séquencé.L’équipe de recherche a utilisé des méthodes modernes de séquençage de l’ADN pour identifier le supergène de la distylie chez l’espèce de lin sauvage Linum tenue. À leur grande surprise, ils ont découvert que le supergène à l’origine des différences de longueur des organes sexuels mâles et femelles était lui‑même de longueur variable. La forme dominante du supergène comportait environ 260 000 paires de base d’ADN, absentes dans la forme récessive. La chaîne d’ADN de 260 000 paires de base contenait plusieurs gènes susceptibles de provoquer une variation de la longueur des organes sexuels.

Les résultats indiquent que la variation de la longueur des séquences au niveau de l’ADN joue un rôle important dans l’évolution des fleurs distyles. «Ces résultats nous ont vraiment surpris car une composition génétique similaire du supergène qui régit la distylie avait déjà été identifiée dans un autre système, les primevères, où il avait évolué de manière totalement indépendante», déclare la professeure Tanja Slotte, auteure principale de l’étude et rattachée à l’université de Stockholm (Suède), hôte du projet SuperGenE, dans un article publié sur le site web de l’université. «Non seulement l’évolution a conduit à plusieurs reprises à des variations similaires dans les fleurs des primevères et des espèces de graine de lin, mais elle s’est également appuyée sur une solution génétique similaire pour réaliser cet exploit», observe Juanita Gutiérrez‑Valencia, auteure principale et doctorante à l’université de Stockholm.

Cette recherche, partiellement soutenue par le projet SuperGenE (Supergene evolution in a classic plant system - bringing the study of distyly into the genomic era), met en lumière la manière dont l’évolution trouve des solutions convergentes à des défis adaptatifs très répandus. Tanja Slotte conclut: «La distylie est en fin de compte un mécanisme de pollinisation croisée efficace. La compréhension des mécanismes de pollinisation est particulièrement importante aujourd’hui, compte tenu du changement climatique et des défis auxquels sont confrontées les populations de plantes et d’insectes pollinisateurs.»

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