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Une nouvelle méthode pour explorer la dynamique des génomes

En mettant en place un protocole d’extraction d’ADN grande longueur et en utilisant les dernières technologies de séquençage grands fragments, les équipes Inra de l’UMR Igepp et du Génoscope ont amélioré le décryptage des génomes d’un chou et de la navette, deux espèces à l’origine du colza. Ce séquençage plus précis ouvre de nouvelles perspectives pour l’amélioration des plantes.

Champ de colza, Inra Le Rheu © Karine Crémona
Par Service communication Inra Bretagne-Normandie
Mis à jour le 07/01/2019
Publié le 07/01/2019

Beaucoup d’espèces cultivées (blé, colza, coton) sont issues de l’hybridation entre deux espèces proches, suivie du doublement de leur génome. L’amélioration de ces espèces demande de comprendre comment s’est réalisé le brassage génétique. Pour cela, il est indispensable de disposer de l’information génétique intégrale de chaque espèce constitutive. Jusqu’à présent, les techniques de séquençage se faisaient sur de courts fragments, qui ne permettaient pas un assemblage complet des génomes, à cause de séquences répétées et de régions dupliquées. Les chercheurs ont donc mis au point un protocole d’extraction d’ADN grande longueur. En le couplant avec une technologie de séquençage, elle aussi sur de longs fragments, ils ont pu obtenir une haute qualité d’assemblage et donc la continuité et l’entièreté des bras chromosomiques. Cette nouvelle approche assure ainsi un assemblage des génomes végétaux, rapide, de très grande qualité et à faible coût. La taille des fragments lus ne cesse d’augmenter, ce qui rend envisageable dans les prochaines années, l’assemblage de chromosomes entiers.

Mieux connaitre les génomes pour affiner la sélection

Grâce à cette innovation technologique, il est possible de lire plus finement le génome d’un chou et d’une navette, les deux espèces parentales du colza. Chez le chou « HDEM », un total de 554,9 Mb avec 61 279 gènes annotés a été assemblé, représentant une amélioration de 17% de l’information génétique par rapport au précédent génome de chou séquencé. Chez la navette « Z1 », un génome représentant 401,9Mb avec 46 721 gènes annotés a été assemblé par rapport aux 391,4Mb précédemment décrits. Grâce à cette méthode, un plus grand nombre de gènes, d’éléments transposables ainsi que des régions d’intérêt connues comme difficiles à assembler ont été identifiés.

L’obtention de génomes de référence de très grande qualité facilitera l’identification des schémas optimaux dans des programmes de sélection, la valorisation de la richesse allélique pour améliorer la résistance aux stress environnementaux. « A partir des différents travaux engagés sur l’augmentation de la recombinaison et en utilisant les nouveaux génomes de référence, nous serons en mesure de répondre, à moyen terme, aux préoccupations des sélectionneurs » soulignent Mathieu Rousseau-Gueutin et Anne-Marie Chèvre, chercheurs à l’UMR Igepp. Une amélioration rapide et significative de la diversité génétique du colza, grâce à la variabilité disponible dans les espèces d’origine (chou et navette), pourrait déboucher sur l’introduction de nouvelles résistances aux maladies et aux insectes ainsi qu’aux contraintes abiotiques (azote par exemple).

Cette innovation méthodologique et technologique est potentiellement adaptable à toutes les espèces végétales. Les nouveaux génomes de référence sont mis à la disposition de toute la communauté scientifique.

En savoir plus

Belser C., Istace B., Denis E., Dubarry M., Baurens F.C., Falentin C., Genete M., Berrabah W., Chèvre A.M., Delourme R., Deniot G., Denoeud F., Duffé P., Engelen S., Lemainque A.,Manzanares-Dauleux M., Martin G., Morice J., Noel B., Vekemans X., D’hont A., Rousseau-Gueutin M., Barbe V., Cruaud C., Wincker P., Aury J.M., 2018. Chromosome-scale assemblies of plant genomes using nanopore long reads and optical maps. Nature Plants. https://doi.org/10.1038/s41477-018-0289-4