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Sécurité alimentaire et défi démographique (DS05) 2017
Projet tomaTE

Contribution des éléments transposables (ET) à la domestication et à l’amélioration de la tomate

La tomate est un modèle privilégié pour les espèces à fruits charnus et c’est le légume le plus consommé de part le monde. Malgré les goulots d'étranglement génétiques récurrents qui se sont produits depuis sa domestication, la tomate présente une diversité phénotypique exceptionnelle, qui résulte probablement de la sélection par l’homme d’d'allèles à effets forts. L’origine génétique de cette diversité phénotypique n'est cependant pas claire, compte tenu des goulets d’étranglement populationnels qu’à subi la tomate de façon répétée depuis sa domestication. Relativement aux mutations nucléotidiques ponctuelles ou de petite taille, les insertions d’élements transposables (ET) ont un potentiel beaucoup plus important de générer des allèles à effets forts, notamment parce que ces insertions peuvent perturber profondément l’expression des gènes avoisinants ou encore moduler épigénétiquement celle-ci. Néanmoins, la contribution de la mobilisation des ET ainsi que du contrôle épigénétique qui s’exerce sur eux à la domestication et à l'amélioration de la tomate n'est que très peu connue.

Ici, nous proposons d'utiliser de nouvelles approches génomiques pour caractériser globalement le "mobilome" de la tomate cultivée et de ses premières formes (S. lycopersicum var. Cerasiforme) ainsi que de l’espèce sauvage la plus proche S. pimpinellifolium. Cette caractérisation nous permettra de déterminer notamment le rôle des ET dans la variation de l'expression des gènes parmi les accessions. Nos objectifs spécifiques sont les suivants:
(I) Déterminer la composition du mobilome de la tomate domestiquée ainsi que de l’espèce sauvage la plus proche
(Ii) Caractériser la contribution de la mobilisation des ET à la variation de l'expression génétique lors de la domestication et de l'amélioration de la tomate
(Iii) Évaluer la part des variations d'expression des gènes parmi les tomates cultivées qui résulte de la présence/absence d’insertions d’ET ou de l’altération de leur contrôle épigénétique plutôt que de petits changements de la séquence d'ADN.

L'objectif 1 repose sur une analyse bioinformatique approfondie des données de séquençe du génome disponibles pour des centaines d'accessions de tomates. Il aboutira à la réalisation d'un système de capture des séquences d’ET qui permettra d’identifier rapidement et à bas coût par séquençage ciblé la position de l’ensemble ou presque des ET présents dans n’importe quel génome de tomate. L'objectif 2 implique la production de nouveaux matériels génétiques (hybrides F1). Les objectifs 2 et 3 généreront des données moléculaires en utilisant la capture de séquence d’ET, le RNA-seq (y compris dans sa composante allèle spécifique) et des mesures ciblées de l’état de méthylation de l’ADN. Des études d'association à l'échelle du génome (GWAS) seront effectuées pour identifier les changements d'expression génqiues associés aux polymorphismes d’insertions d’ET présents au voisinage. Le croisement des données générées dans ce projet avec les centaines de QTL d'importance agronomique nous permettra d'identifier les allèles ou les épiallèles candidats. Dans L’objectif 3, nous mettrons en oeuvre les méthodologies d’édition du génome et de l’épigénome afin de confirmer ces candidats.

Ce projet intégratif et hautement synergique apportera un éclairage totalement nouveau sur le rôle joué par les ET dans la domestication et l’amélioration de la tomate. Les connaissances, méthodes et paradigmes générés trouveront leur première utilité dans les les programmes d'amélioration variétale. Plus généralement, nos résultats apporteront des réponses à l'une des questions fondamentales non résolues à l'ère de la génomique, à savoir le rôle des ET et de leur contrôle épigénétique dans la génération des variations phénotypiques observées au sein des espèces.

Partenaires

IBENS Institut de biologie de l'Ecole Normale Supérieure

INRA - IJPB - VAST Inra - Institut Jean Pierre Bourgin - Equipe Variabilité et tolérance aux stress abiotiques

Aide de l'ANR 514 138 euros
Début et durée du projet scientifique - 48 mois

 

Programme ANR : Sécurité alimentaire et défi démographique (DS05) 2017

Référence projet : ANR-17-CE20-0024

Coordinateur du projet :
Monsieur Vincent Colot (Institut de biologie de l'Ecole Normale Supérieure)

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.