La pomme de terre fait de plus en plus partie intégrante des régimes alimentaires dans le monde entier, y compris dans des pays asiatiques comme la Chine où le riz est l’aliment de base traditionnel. Sur la base de ces travaux, nous pouvons désormais mettre en œuvre la sélection assistée par le génome de nouvelles variétés de pommes de terre plus productives et résistantes au changement climatique, ce qui pourrait avoir un impact considérable sur la sécurité alimentaire dans les décennies à venir”, explique le professeur Korbinian Schneeberger à propos du potentiel révélé par son étude.
En achetant des pommes de terre sur un marché aujourd’hui, il est fort possible que l’acheteur reparte avec une variété qui était déjà disponible il y a plus de 100 ans. Cela témoigne de la popularité durable des variétés de pommes de terre traditionnelles. Toutefois, elle met également en évidence le manque de variation génétique des variétés de pommes de terre dominantes. Les conséquences peuvent être dramatiques, comme lors de la famine irlandaise des années 1840, où, pendant plusieurs années, la quasi-totalité de la récolte de pommes de terre a pourri dans le sol, et où des millions de personnes en Europe ont souffert de la famine simplement parce que la seule variété cultivée ne résistait pas au nouveau mildiou des tubercules. Au cours de la révolution verte des années 1950 et 1960, les scientifiques et les phytogénéticiens ont réussi à augmenter considérablement les rendements de nombre de nos principales cultures de base, comme le riz ou le blé. Cependant, la pomme de terre n’a pas bénéficié d’un essor comparable, et les efforts pour sélectionner de nouvelles variétés à rendement plus élevé sont restés largement vains jusqu’à aujourd’hui.
Avant que la pomme de terre ne soit reconnue comme comestible, elle était cultivée en Europe comme plante ornementale. Le pollen des grandes fleurs est normalement recueilli par les bourdons pour la pollinisation. Dans la présente étude, les génomes de grains de pollen individuels ont été analysés afin de produire la première carte complète du génome de la pomme de terre. Crédit : Ulrich Pollmann, 2022
La raison en est simple mais s’est avérée difficile à aborder : au lieu d’hériter d’une copie de chaque chromosome du père et de la mère (comme chez les humains), les pommes de terre héritent de deux copies de chaque chromosome de chaque parent, ce qui en fait une espèce avec quatre copies de chaque chromosome (tétraploïde). Quatre copies de chaque chromosome signifient également quatre copies de chaque gène, ce qui rend très difficile et très long le développement de nouvelles variétés présentant la combinaison souhaitée de propriétés individuelles. De plus, les copies multiples de chaque chromosome font de la reconstruction du génome de la pomme de terre un défi technique bien plus grand que celui du génome humain.
Les chercheurs du groupe du professeur Korbinian Schneeberger ont surmonté cet obstacle de longue date et ont pu générer le premier assemblage complet d’un génome de pomme de terre en utilisant une astuce simple mais élégante. Au lieu d’essayer de différencier les quatre copies de chromosomes, souvent très similaires, Korbinian Schneeberger, Hequan Sun et ses collègues ont contourné ce problème en séquençant le DNA of large numbers of individual pollen cells. In contrast to all other cells, each pollen cell contains only two random copies of each chromosome; this allowed the scientists to reduce the complexity of the problem and finally to reconstruct the sequence of the entire genome.
An overview of the complete DNA sequence of cultivated potato has the potential of greatly facilitating breeding and has been an ambition of scientists and plant breeders alike for many years already. With this information in hand, scientists can now more easily identify gene variants responsible for desirable or undesirable traits, a first step towards incorporating or excluding them during breeding.
Reference: “Chromosome-scale and haplotype-resolved genome assembly of a tetraploid potato cultivar” 3 March 2022, Nature Genetics.
DOI: 10.1038/s41588-022-01015-0
