Balanophora a perdu un tiers de ses gènes au fur et à mesure de son évolution pour devenir une plante parasite ultra-simplifiée, selon une nouvelle recherche menée par une équipe dirigée par des scientifiques de BGI Research et comprenant des botanistes de l’Université de la Colombie-Britannique. Crédit : Ze Wei, Banque de photos végétales de Chine, Plantes naturelles
Si vous rencontrez des plantes du Balanophoracées famille dans un coin de forêt, vous pourriez facilement les confondre avec des champignons poussant autour des racines des arbres. Leurs structures en forme de champignon sont en réalité des inflorescences composées de minuscules fleurs.
Mais contrairement à certaines autres plantes parasites qui étendent leur haustorium dans les tissus hôtes pour voler des nutriments, Balanophore induit le système vasculaire de leur plante hôte à se développer en tubercule, formant un organe souterrain unique avec un tissu mixte hôte-parasite. Ce tubercule chimérique est l’interface où Balanophore vole les nutriments de sa plante hôte.
Etude sur les plantes extrêmement parasites
La façon dont ces plantes parasites subtropicales extrêmes ont évolué vers leur forme actuelle a piqué l’intérêt du Dr Xiaoli Chen. Le Dr Chen est un scientifique de BGI Research et l’auteur principal d’une nouvelle étude publiée récemment dans la revue Plantes naturelles.
Le Dr Chen et ses collègues, dont le Dr Sean Graham, botaniste de l’Université de la Colombie-Britannique, ont comparé les génomes de Balanophore et Sapriaune autre plante parasite extrême de la famille des Rafflesiaceae qui possède un corps végétatif très différent.
L’étude a révélé Sapria et Balanophore ont perdu respectivement 38 pour cent et 28 pour cent de leur génome, tout en évoluant pour devenir des holoparasites – un rétrécissement record pour les plantes à fleurs.
Balanophora a perdu un tiers de ses gènes en évoluant pour devenir une plante parasite ultra-simplifiée, selon une nouvelle recherche menée par une équipe dirigée par des scientifiques de BGI Research et comprenant des botanistes de l’Université de la Colombie-Britannique. Crédit : Xiaoli Chen, BGI Research, Nature Plants
Pertes de gènes et évolution convergente
« L’ampleur des pertes génétiques similaires mais indépendantes observées dans Balanophore et Sapria est frappant », a déclaré le Dr Chen. « Cela indique une très forte convergence dans l’évolution génétique des lignées holoparasites, malgré leurs histoires de vie et leurs apparences extérieurement distinctes, et malgré leur évolution à partir de différents groupes de plantes photosynthétiques. »
Les chercheurs ont découvert une perte quasi totale de gènes associés à photosynthèse à la fois Balanophore et Sapriacomme on pouvait s’y attendre avec la perte de la capacité photosynthétique.
Cependant, l’étude a également révélé une perte de gènes impliqués dans d’autres processus biologiques clés : le développement des racines, l’absorption de l’azote et la régulation du développement de la floraison. Les parasites ont perdu ou compacté une grande partie des familles de gènes normalement présentes dans les plantes vertes – les grands ensembles de plantes génétiques dupliquées qui ont tendance à remplir des fonctions biologiques connexes. Cela conforte l’idée selon laquelle les parasites ne conservent que les gènes ou copies de gènes essentiels.
Le plus étonnant est que les gènes liés à la synthèse d’une hormone végétale majeure, l’abscissique acide (ABA), qui est responsable des réponses et de la signalisation des plantes au stress, ont été perdues en parallèle dans Balanophore et Sapria. Malgré cela, les chercheurs ont quand même enregistré une accumulation de l’hormone ABA dans les tiges fleuries de Balanophoreet ont découvert que les gènes impliqués dans la réponse à la signalisation ABA sont toujours retenus chez les parasites.
Perspectives et orientations futures
« La majorité des gènes perdus Balanophore sont probablement liés aux fonctions essentielles des plantes vertes, qui sont devenues fonctionnellement inutiles chez les parasites », a déclaré le Dr Graham.
« Cela dit, il y a probablement des cas où la perte de gène a été réellement bénéfique, plutôt que de refléter une simple perte de fonction. La perte de l’intégralité de la voie de biosynthèse de l’ABA pourrait en être un bon exemple. Cela peut les aider à maintenir une synchronisation physiologique avec les plantes hôtes. Cela doit être testé à l’avenir.
Le Dr Huan Liu, chercheur à BGI Research, a souligné l’importance de l’étude dans le contexte du 10KP, un projet visant à séquencer les génomes de 10 000 plantes. espèces.
« L’étude des plantes parasites approfondit notre compréhension des altérations génomiques dramatiques et des interactions complexes entre les plantes parasites et leurs hôtes. Les données génomiques fournissent des informations précieuses sur l’évolution et les mécanismes génétiques à l’origine de la dépendance des plantes parasites à l’égard de leurs hôtes, ainsi que sur la manière dont elles manipulent les plantes hôtes pour survivre.
