Le génome du colza vient d’être séquencé
Un consortium international d’une trentaine d’instituts de recherche, piloté par l’Inra et le CEA (Genoscope) et associant le CNRS et l’université d’Evry, vient de rendre public le séquençage du génome du colza. En fait, il n’y a pas un génome, mais deux sous-génomes, montrant une capacité d’adaptation formidable de cette plante. Ces travaux sont publiés dans Science le 22 août 2014.
Des chercheurs majoritairement français ont produit la séquence de référence du génome du colza ainsi que celle d’une collection de variétés représentant la diversité de cette espèce. Une séquence de référence constitue la séquence assemblée et ordonnée de tous les gènes. Les chercheurs de l’Inra, du CEA (Genoscope), du CNRS, de l’Université d’Evry, en collaboration avec des collègues étrangers, ont réalisés ces travaux dans le cadre du projet Seq-Poly-Nap, financé principalement par l'Agence nationale de la recherche (ANR).
La principale difficulté dans le cas du colza a été de séquencer les deux sous-génomes et de les distinguer. Ceci a été rendu possible par la mise au point d’une stratégie originale de séquençage, le développement d’outils bioinformatiques et d’analyse de l’expression des gènes dupliqués et de leur régulation. C’est la première fois qu’un génome polyploïde récent est séquencé dans son intégralité et comparé à ceux de ses espèces parentales, le chou et la navette (dont l’Inra a également contribué aux déchiffrages récents).
Le colza, champion de la duplication de gènes
Les chercheurs montrent qu’au-delà de l’hybridation post-néolithique ayant conduit à sa formation, le colza aurait accumulé au cours de son évolution 72 génomes ancestraux, résultat de nombreux cycles de polyploïdisation, faisant de son génome un des plus hautement dupliqués chez les plantes à fleurs (angiospermes). Ce phénomène récurrent, suivi par des restructurations du génome, a conduit à l’accumulation d’un grand nombre de gènes, soit plus de 101 000. Un nombre plus de quatre fois plus important que les 20 000 à 25 000 gènes de l’Homme par exemple.
Les chercheurs ont observé que la grande majorité des gènes du colza sont dupliqués, existant donc en deux copies à séquences proches ou quasi-identiques. La quasi-totalité de ces gènes dupliqués sont exprimés ; pour un même gène, les deux copies participent conjointement à leur fonction. Les chercheurs suggèrent que ces gènes dupliqués confèrent un réservoir important de diversification, d’adaptation et d’amélioration. La fonction principale étant régie par une copie des gènes dupliqués, la deuxième copie peut se restructurer et muter pour l’émergence de nouvelle fonction.
Le dialogue se traduit également par des échanges de gènes et d’ADN entre les deux sous-génomes du colza. Le mécanisme d’échange à l’œuvre ainsi que son avantage sélectif restent encore à déterminer, bien qu’il ait déjà été montré que ce phénomène conduit à une diversification.
Une ressource unique pour l’amélioration variétale du colza
Le colza est une espèce cultivée à grande échelle depuis peu, à laquelle il reste un fort potentiel d’amélioration génétique. Ainsi le séquençage de son génome constitue une ressource unique au monde car il ouvre de nouvelles potentialités pour l’identification des gènes d’intérêt agronomique et leur utilisation rapide dans les programmes de sélection variétale. Il serait par exemple possible d’améliorer la teneur et la composition en huile, la résistance à des pathogènes, la tolérance au froid, le rendement, ou encore l’efficacité d’utilisation des nitrates dans le sol. De nombreux projets exploitant cette ressource pour une agriculture durable sont en cours, notamment à l’Inra.
UNE ESPÈCE RÉCENTE À FORT POTENTIEL D’ADAPTATION
Le colza (Brassica napus L.) représente la première espèce oléagineuse cultivée en Europe en termes de surfaces, produisant une huile ‘noble’, compte tenu de sa richesse, entre autre, en acide gras insaturés, Vitamine D et omega3.
Le colza a été initialement cultivé en Europe au Moyen Age pour produire de l’huile pour les lampes à huile. C’est seulement à partir de la deuxième moitié du 20e siècle que le colza a connu une forte expansion comme grande culture sur les cinq continents, la Chine et le Canada représentant les deux plus grand pays cultivant cette espèce.
Cette espèce appartient à la famille des Crucifères (les quatre pétales des fleurs en forme de croix) comme des espèces proches telles que la moutarde, le chou, le chou-fleur, le brocoli, le chou chinois, le navet…
