Le génome du litchi raconte une histoire colorée sur un fruit tropical coloré –

Les litchis sont cultivés en Chine depuis l’Antiquité, avec des traces de culture remontant à environ 2 000 ans. Les litchis frais étaient l’objet d’un tel désir que, sous la dynastie Tang, un empereur mit en place un relais à cheval dédié pour livrer à la cour impériale les fruits des récoltes faites loin au sud.

Maintenant, les scientifiques ont utilisé la génomique pour approfondir encore plus l’histoire du litchi. Et dans le processus, ils ont découvert des informations qui pourraient également aider à façonner l’avenir de l’espèce.

« Le litchi est une importante culture agricole tropicale dans le Sapindacées (érable et marronnier d’Inde), et c’est l’une des cultures fruitières les plus importantes sur le plan économique cultivées en Asie de l’Est, en particulier pour le revenu annuel des agriculteurs du sud de la Chine », a déclaré Jianguo Li, PhD, professeur à l’Université agricole de Chine du Sud. (SCAU) College of Horticulture et auteur principal de l’étude. “En séquençant et en analysant des variétés de litchi sauvages et cultivées, nous avons pu retracer l’origine et l’histoire de la domestication du litchi. Nous avons démontré que des cultivars à maturation extrêmement précoce et tardive étaient dérivés d’événements de domestication humaine indépendants dans le Yunnan et Hainan, respectivement. »

De plus, « nous avons identifié une variante génétique spécifique, une étendue supprimée de matériel génétique, qui peut être développée comme un simple marqueur biologique pour le criblage de variétés de litchi avec des périodes de floraison différentes, contribuant ainsi de manière importante aux futurs programmes de sélection », ajoute Rui Xia, PhD, professeur dans le même collège à SCAU et un autre auteur principal de la recherche.

“Comme un puzzle, nous reconstituons l’histoire de ce que les humains ont fait avec le litchi”, explique Victor Albert, PhD, biologiste évolutionniste de l’Université de Buffalo, également auteur principal de l’étude. “Voici les principales histoires racontées par nos recherches : les origines du litchi, l’idée qu’il y a eu deux domestications distinctes et la découverte d’une délétion génétique qui, selon nous, fait fructifier et fleurir différentes variétés à des moments différents.”

L’étude sera publiée le 3 janvier dans Nature Genetics. Il a été dirigé par SCAU en collaboration avec une grande équipe internationale de Chine, des États-Unis, de Singapour, de France et du Canada.

Les auteurs principaux sont Rui Xia, Jianguo Li et Houbin Chen de SCAU ; Ray Ming de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign; et Victor Albert de l’UB. Les premiers auteurs sont Guibing Hu, Junting Feng, Chengming Liu et Zhenxian Wu de SCAU ; Xu Xiang de l’Académie des sciences agricoles du Guangdong ; Jiabao Wang de l’Académie chinoise des sciences agricoles tropicales ; et Jarkko Salojärvi de l’Université technologique de Nanyang.

Un fruit tant aimé, il a été domestiqué plus d’une fois

Pour mener l’étude, les scientifiques ont produit un « génome de référence » de haute qualité pour un cultivar de litchi populaire appelé « Feizixiao », et ont comparé son ADN à celui d’autres variétés sauvages et d’élevage. (Tous les cultivars appartiennent à la même espèce, Litchi chinensis).

La recherche montre que le litchi, Litchi chinensis, a probablement été domestiqué plus d’une fois : les litchis sauvages sont originaires du Yunnan, dans le sud-ouest de la Chine, se sont propagés à l’est et au sud de l’île de Hainan, puis ont été domestiqués indépendamment dans chacun de ces deux endroits, suggère l’analyse.

Au Yunnan, les gens ont commencé à cultiver des variétés à floraison très précoce, et à Hainan, des variétés à floraison tardive qui portent des fruits plus tard dans l’année. Finalement, le croisement entre les cultivars de ces deux régions a conduit à des hybrides, y compris des variétés, comme ‘Feizixiao’, qui restent extrêmement populaires aujourd’hui.

Le moment exact de ces événements est incertain. Par exemple, l’étude suggère qu’un jalon, la division évolutive entre L. chinensis les populations du Yunnan et de Hainan, qui ont eu lieu avant la domestication, pourraient avoir eu lieu il y a environ 18 000 ans. Mais ce n’est qu’une estimation ; d’autres solutions sont possibles. Pourtant, l’analyse offre un regard fascinant sur l’histoire évolutive des litchis et leur lien avec les humains.

Quand ce litchi fleurira-t-il ? Un simple test génétique pourrait dire

L’étude ajoute non seulement de nouveaux chapitres à l’histoire du litchi ; il fournit également un aperçu approfondi de la période de floraison, une caractéristique extrêmement importante en agriculture.

“Les litchis à maturation précoce par rapport aux litchis à maturation tardive provenaient de différents endroits et ont été domestiqués indépendamment”, explique Albert, PhD, Empire Innovation Professor of Biological Sciences à l’UB College of Arts and Sciences. « Ceci, en soi, est une histoire intéressante, mais nous voulions également savoir ce qui cause ces différences : pourquoi ces variétés fructifient-elles et fleurissent-elles à des moments différents ? »

En comparant l’ADN de nombreuses variétés de litchi, l’équipe a identifié une variante génétique qui pourrait être utilisée pour créer un test simple pour identifier les plantes de litchi à floraison précoce et tardive.

La variante est une délétion – un morceau d’ADN manquant – qui se trouve à proximité de deux gènes associés à la floraison, et peut aider à contrôler l’activité de l’un ou des deux.

Les cultivars du Yunnan qui fleurissent très tôt ont la délétion, l’héritant des deux parents. Les variétés de Hainan qui mûrissent tardivement n’en ont pas du tout. Et Feizixiao – un hybride avec des quantités presque égales d’ADN de chacune des deux populations régionales – est « hétérozygote » pour la délétion, ce qui signifie qu’il n’a qu’une seule copie héritée d’un parent. Cela a du sens, car Feizixiao fleurit tôt, mais pas très tôt.

“C’est très utile pour les sélectionneurs. Parce que le litchi est périssable, les périodes de floraison ont été importantes pour prolonger la saison pour laquelle le litchi est disponible sur les marchés”, explique Albert.

Le séquençage du génome du litchi n’est qu’un début

L’équipe de SCAU a lancé l’étude du génome du litchi dans le cadre d’un projet plus vaste qui espère étendre considérablement ce que nous savons sur l’ADN de plantes à fleurs importantes au sein de la même famille, Sapindacées.

“Sapindacées est une grande famille qui comprend de nombreuses plantes économiquement importantes “, dit Xia. “Jusqu’à présent, seuls quelques-uns d’entre eux, dont le litchi, le longane, le ramboutan, la corne jaune et l’érable, ont eu leur génome complet séquencé. “

« Nous, le Collège d’horticulture de la SCAU, travaillons sur un grand projet collaboratif de séquençage plus Sapindacées espèces originaires de Chine et d’importance économique, telles que le ramboutan, le sapindus (baviers à savon) et la vigne ballon, visant à des études génomiques comparatives larges et approfondies pour Sapindacées génomique “, ajoute Xia. ” Les principaux intérêts de recherche seront la floraison, le métabolisme secondaire conduisant aux saveurs et aux parfums, le développement des fleurs et des fruits, entre autres. “