La séquence du colza rendue publique

Le colza est une culture récente remontant au post-néolithique, 5.500 ans avant notre ère. © Harald Hoyer, flickr, cc by sa 2.0

Dans le cadre du projet Seq-Poly-Nap, financé principalement par l’Agence nationale de la recherche (ANR), des chercheurs de l’Inra, du CEA (Genoscope), du CNRS, de l’Université d’Évry, en collaboration avec leurs collègues étrangers, ont produit la séquence de référence du génome du colza ainsi que celle d’une collection de variétés représentant la diversité de cette espèce. Cela constitue la séquence assemblée et ordonnée de tous les gènes. 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 bio-informatiques 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). Ces travaux paraissent dans Science.

Quatre fois plus de gènes que dans le génome humain

Les chercheurs montrent qu’au-delà de l’hybridation post-néolithique ayant conduit à sa formation, le colza aurait accumulé 72 génomes ancestraux au cours de son évolution, résultat de nombreux cycles de polyploïdisation, faisant de son génome un des plus 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.

Le colza dérive du croisement entre la navette (Brassica rapa ici en photo) et le chou. © Miya, Wikimedia Commons, CC by sa 3.0

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 totalité d’entre eux est exprimée ; pour un même gène, les deux copies participent conjointement à leur fonction. Les chercheurs suggèrent qu’ils 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. Ainsi, pour un gène dupliqué, normalement présent sur les deux sous-génomes, une copie peut être remplacée par la séquence de la deuxième copie du second sous-génome. 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.