Les pommes dévoilent leur passé préhistorique : une étude retrace leur évolution sur 60 millions d’années

Dans les forêts tempérées de l’hémisphère nord, un récit fascinant s’est déroulé sur environ 60 millions d’années. Ce récit, inscrit dans l’ADN d’un fruit bien connu, révèle une histoire complexe et captivante. Une nouvelle étude a mis en lumière cette histoire, en dévoilant comment les pommes sauvages et cultivées ont évolué et se sont adaptées au fil du temps. Grâce à des chercheurs internationaux, incluant des scientifiques de Penn State, le génome des pommes a été cartographié avec une précision inédite, révélant des détails cruciaux sur leur diversification et leurs traits génétiques.

Cartographier l’arbre généalogique des pommes

Jusqu’à récemment, la plupart des études génétiques sur les pommes se concentraient sur quelques variétés cultivées, laissant de grandes lacunes dans notre compréhension du genre Malus. Cependant, cette nouvelle recherche a permis de séquencer 30 génomes de haute qualité, y compris la célèbre pomme ‘Golden Delicious’ et 29 espèces sauvages. Parmi ces espèces, 20 sont diploïdes, avec deux copies de chaque chromosome, tandis que 10 sont polyploïdes, avec trois ou quatre copies. Ces copies supplémentaires résultent probablement d’événements hybrides récents entre espèces.

Le professeur Hong Ma, de Penn State, souligne l’importance de cette avancée. « Cette étude nous permet d’établir un arbre généalogique des pommes, documenter des événements comme les duplications de génomes et les hybridations, et identifier des régions du génome associées à des traits spécifiques », explique-t-il. Cette recherche fournit une base solide pour comprendre l’évolution des pommes et pour guider les efforts futurs de sélection.

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La puissance de la pangénomique

Pour comprendre l’évolution des traits des pommes, l’équipe a utilisé une méthode appelée pangénomique. Cette approche compare à la fois les gènes partagés et les gènes uniques à quelques espèces. Elle examine également les transposons, ou gènes sauteurs, qui peuvent déplacer et modifier la structure du génome. En combinant les génomes de 30 espèces, les chercheurs ont obtenu une vision beaucoup plus claire des différences entre les génomes.

Cette approche a révélé des variantes structurelles, comme un segment du génome lié à la résistance à la tavelure, une maladie fongique des pommes. « Le pangénome nous a permis d’explorer des changements subtils mais importants qui façonnent les traits des pommes, tels que le goût, l’apparence, et la résistance au froid ou aux maladies », a déclaré Ma. Ces découvertes ouvrent la voie à des pommes non seulement savoureuses mais aussi robustes et résistantes.

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Le coût des pommes plus savoureuses

En rendant les pommes plus savoureuses, certaines de leurs résistances naturelles ont pu être perdues. Les chercheurs ont suivi un processus appelé balayage sélectif, où un trait bénéfique devient rapidement commun dans une population. Ils ont découvert qu’une région génétique liée à la résistance au froid et aux maladies dans les espèces sauvages pouvait également causer un goût amer.

Ma souligne que « dans les efforts pour produire des fruits au meilleur goût, la rusticité des pommes domestiquées a pu être réduite ». Comprendre ces variations structurelles dans les génomes de Malus pourrait aider à conserver les traits bénéfiques à la fois pour le goût et la résistance aux maladies dans les pommes. Cela permettrait de créer des pommes à la fois savoureuses et résistantes aux conditions climatiques difficiles.

Un paysage génétique complexe

Le génome de la pomme a connu des duplications de génomes entiers, fournissant du matériel brut pour l’évolution. Ces duplications, présentes dans d’autres plantes à fleurs, champignons et même animaux, créent des copies de gènes qui peuvent adopter de nouveaux rôles ou s’adapter différemment. Ces événements de duplication ont été cruciaux dans l’évolution des traits des pommes.

Ma explique que « l’histoire évolutive du genre est complexe, avec de nombreux exemples d’hybridation entre espèces et un événement de duplication de génome entier partagé ». Grâce à des génomes de haute qualité, les chercheurs ont pu explorer comment le genre a évolué. Les comparaisons à plusieurs espèces révèlent des changements évolutifs invisibles avec un seul génome domestiqué.

Racines sauvages, futurs nouveaux

La pomme moderne provient de Malus sieversii, une espèce originaire d’Asie centrale. Cependant, sa diffusion mondiale a également impliqué des gènes de M. orientalis et M. sylvestris, grâce à l’hybridation. Bien que la culture commerciale se soit concentrée sur quelques cultivars étroitement liés, réduisant ainsi le pool génétique, les pommes sauvages possèdent toujours une riche diversité génétique précieuse pour la résistance au froid, aux ravageurs et à la sécheresse.

En cartographiant ces gènes et en comprenant leur fonction, les chercheurs ouvrent la voie à une réintroduction de ces avantages dans les variétés cultivées. Cette recherche offre une vue plus complète de l’évolution et de l’adaptation des différentes espèces de pommes. « Avec ces outils, nous pouvons commencer à prendre des décisions plus intelligentes dans la sélection qui préservent à la fois le goût et la robustesse des pommes », commente Taikui Zhang de Penn State. L’étude révèle de nouvelles perspectives pour l’avenir de la culture des pommes.

Alors que cette recherche révolutionne notre compréhension de l’évolution des pommes, elle pose également des questions cruciales pour l’avenir. Comment cette connaissance peut-elle être utilisée pour améliorer les pratiques agricoles et garantir la durabilité des cultures de pommes dans un monde en mutation rapide ?