Du violet au blanc, du lisse au piquant : la diversité génétique des aubergines enregistrée pour la première fois

En décodant le "pangénome" - l'ensemble des gènes de toutes les souches d'une espèce - et le pan-phénome, qui est l'ensemble des caractéristiques externes et internes d'une espèce, la collaboration a permis la création d'un ensemble de données. Les données montrent exactement quels traits sont génétiques et lesquels dépendent de l'environnement. Cela permettra une sélection plus ciblée et plus rapide de nouvelles souches - avec une résistance accrue ou des profils nutritifs améliorés. Toutes les données génomiques et un grand nombre des variétés étudiées seront mises à la disposition de la communauté mondiale des chercheurs.

L'expertise de Jülich au service d'une collaboration internationale

Le projet a été coordonné conjointement par le professeur Björn Usadel de l'Institut des bio- et géosciences - Bioinformatique (IBG-4) du Forschungszentrum Jülich, le professeur Lorenzo Barchi de l'université de Turin et le docteur Giovanni Giuliano de l'Agence nationale italienne pour les nouvelles technologies. L'équipe de Jülich était responsable du séquençage et des analyses bioinformatiques centrales.

Le projet a débuté par une collection de 3 400 variétés d'aubergines, que les chercheurs ont utilisée pour reconstituer l'histoire de la domestication de la plante en Inde et en Asie du Sud-Est, ainsi que son expansion vers l'Europe et l'Asie de l'Est par le biais des routes commerciales arabes et chinoises. Cette reconstitution a révélé comment les caractéristiques se sont diversifiées au cours de la domestication : les variétés provenant d'Inde et d'Asie du Sud-Est ont conservé la couleur non violette de la peau et les feuilles épineuses caractéristiques de leurs ancêtres sauvages, alors que ces traits ont été progressivement perdus dans les autres zones géographiques.

Structure du projet : de la diversité globale à la précision génétique

Pour une analyse génétique et des caractéristiques détaillées, l'équipe s'est ensuite concentrée sur 368 variétés représentatives, y compris leurs ancêtres sauvages. Leurs séquences génomiques complètes et 218 caractéristiques ont été déterminées, y compris des caractéristiques importantes pour l'agriculture, telles que la capacité de la plante à survivre aux maladies, aux ravageurs ou à la sécheresse, ainsi que la composition du fruit. Les essais ont été réalisés sur trois sites différents en Espagne, en Italie et en Turquie.

Il a été constaté que certaines caractéristiques étaient similaires d'un endroit à l'autre. Il s'agit par exemple de la forme typique du fruit ou du nombre de graines, des caractéristiques qui sont principalement déterminées par la génétique. D'autres caractéristiques, en revanche, changent considérablement en fonction de l'environnement, comme la taille du fruit ou l'intensité de certaines couleurs ou de certains arômes. Ces caractéristiques sont fortement influencées par le climat et les conditions locales et sont particulièrement importantes pour la sélection de variétés adaptées au lieu.

Pour leurs travaux, les chercheurs ont utilisé le séquençage par nanopores, une technologie de pointe. Il s'agit d'une technologie qui analyse des fragments d'ADN ultra-longs, ce qui permet d'obtenir des informations très précises sur les génomes. Combiné à des techniques bioinformatiques avancées, un génome central a été identifié, composé d'environ 16 300 familles de gènes, tandis qu'environ 4 000 familles de gènes variables ont été trouvées pour créer des variétés régionales.

"Le pangénome que nous avons créé à l'aide de la technologie nanopore est vraiment impressionnant", déclare Björn Usadel. "Grâce à une bio-informatique intelligente, même des caractéristiques complexes peuvent désormais être retracées jusqu'à des mutations individuelles de l'ADN. Cette compréhension nous aide à identifier les caractéristiques spécifiques qui rendent les plantes plus résistantes - une étape cruciale pour la sélection dans des conditions environnementales changeantes."

Principales conclusions : des piquants à la qualité des fruits

L'équipe a identifié plus de 3 000 associations entre les gènes et les caractéristiques observables. Ces associations sont particulièrement claires dans le cas de la formation de piquants, qui complique la récolte, de la résistance au Fusarium, une maladie fongique qui affecte la productivité de l'aubergine, et de la teneur en acides isochlorogéniques, des antioxydants qui provoquent le brunissement de la chair du fruit. Les résultats des analyses portant sur les 215 caractères restants seront publiés dans un article ultérieur.