fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de chercheurs dirigée par Zhang Shengping de l'Institut de recherche sur les légumes et les fleurs de l'Académie chinoise des sciences agricoles a publié une étude récente dans Nature Genetics, construisant le pangénome chromosomique du concombre le plus vaste et de la plus haute qualité à ce jour, révélant systématiquement le rôle clé des variations structurelles dans l'adaptation géographique et l'évolution des caractères du concombre. En intégrant 133 ressources de germoplasme de concombre, l'équipe a identifié plus de 135 000 variations structurelles de haute confiance, clonant pour la première fois le gène de résistance à la tavelure du concombre CsCcu, perdu de manière récessive dans le génome de référence, et le gène de longueur du fruit CsSPL1, régulé par des variations rares, fournissant des outils génomiques systématiques pour la sélection moléculaire du concombre.
L'équipe de recherche a identifié 1 960 variations du nombre de copies de gènes (gCNV), significativement enrichies dans les points chauds de recombinaison génomique. L'analyse de l'indice de différenciation des populations (VST) a révélé une variation en tandem non résolue auparavant au locus du gène de la floraison CsFT du concombre, qui est la variation causale entraînant la surexpression de CsFT et le phénotype de floraison précoce, fournissant une base génétique pour l'expansion du concombre vers les hautes latitudes.
Cette étude a construit le PanNLRome du concombre, identifiant 8 835 gènes NLR, dont la diversité de la population provient principalement des variations alléliques entre haplotypes. Pour le gène de résistance à la tavelure Ccu, l'équipe a mené une analyse GWAS basée sur les haplotypes à l'aide du PanNLRome, identifiant un gène TNL et validant sa fonction de résistance par édition génétique. L'analyse des haplotypes a montré que seul Hap1 confère une résistance, indiquant que l'approche pangénomique peut compenser la perte récessive de gènes fonctionnels dans un seul génome de référence.
En intégrant 125 génomes nouvellement assemblés et 8 génomes publiés, l'étude a identifié 135 597 variations structurelles non redondantes de haute confiance, dont 71 344 délétions, 55 891 insertions, 550 inversions, 3 411 duplications et 4 401 translocations, avec un taux de précision de validation par PCR de 96,05 %. Une caryotype non signalé auparavant a été découvert dans le germoplasme sauvage nouvellement assemblé CG88, dont les chromosomes 4 et 7 portent chacun une grande inversion, confirmée indépendamment par des données Hi-C. Les analyses eQTL de population et de sélection montrent que les variations structurelles jouent un rôle régulateur important dans l'expression des gènes.
Les analyses GWAS basées sur les SNP et les SV pour 38 caractères agronomiques montrent que plus de 60 % des signaux d'association sont propres à la GWAS basée sur les SV. Pour la longueur du fruit, un caractère clé, la contribution génétique des variations structurelles rares atteint environ 40 %. En menant des analyses au sein de chaque groupe géographique, l'équipe a détecté avec succès 34 loci significatifs auparavant masqués, dont une insertion rare de LTR dans le premier exon du gène CsSPL1 du groupe eurasien, confirmée comme un régulateur positif de la longueur du fruit. Des analyses supplémentaires montrent que le schéma de différenciation des fréquences alléliques de CsSPL1 est hautement cohérent avec l'histoire de la domestication du concombre, et que les préférences de sélection variées selon les régions ont conduit à des différences haplotypiques.
L'Institut de recherche sur les légumes et les fleurs de l'Académie chinoise des sciences agricoles est la première unité de cet article. Les chercheurs Zhang Shengping, Dong Shaoyun (chercheur associé) et Zhang Zhonghua (professeur à l'Université agricole de Qingdao) sont les auteurs correspondants. Cette recherche a été soutenue par le Laboratoire national clé de sélection biologique des légumes, le Programme national clé de recherche et développement, le Projet d'innovation jeunesse de l'Académie chinoise des sciences agricoles et le Programme du système technologique de l'industrie agricole moderne.
