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

Une étude a révélé que le litchi était si brillant et délicieux qu’il n’a pas été domestiqué une seule fois dans l’Antiquité, mais indépendamment dans deux régions différentes de la Chine.

Ils sont piquants à l’extérieur, sucrés à l’intérieur et sont appréciés pour leurs coquilles roses distinctives et leurs fruits nacrés parfumés. Aux États-Unis, vous pouvez les rencontrer comme un délicieux ingrédient dans le thé à bulles, la crème glacée ou les cocktails. Vous pouvez aussi les éplucher et les manger frais.

Le litchi est cultivé en Chine depuis l’Antiquité, l’histoire de la culture du litchi remonte à environ 2 000 ans. Les litchis frais étaient tellement l’objet de cette envie que sous la dynastie Tang, un empereur établit un relais dédié aux chevaux pour livrer à la cour impériale les fruits des récoltes faites dans l’extrême sud.

Aujourd’hui, les scientifiques ont utilisé la génomique pour approfondir l’histoire des litchis. 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 Sapindacées (érable et marronnier d’Inde), qui 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 », explique Jianguo Li, Ph.D., professeur à la South China Agricultural College of Horticulture de l’Université (SCAU) et auteur principal de l’étude. Nous avons montré que les cultivars à maturité très précoce et tardive étaient dérivés d’événements de domestication humaine indépendants dans le Yunnan et Hainan, respectivement. « 

En outre, « nous avons identifié une variante génétique spécifique, une extension supprimée du matériel génétique, qui peut être développée comme un simple biomarqueur pour cribler des variétés de litchi avec différentes périodes de floraison, contribuant ainsi de manière importante aux futurs programmes de sélection », ajoute Rui Xia, Ph. .D., professeur au même collège à la SCAU et 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, Ph.D. Université de Buffalo Un biologiste de l’évolution, qui est également l’auteur principal de l’étude. « Ce sont les principales histoires que racontent nos recherches : les origines du litchi, l’idée d’une domestication séparée et la découverte de délétions génétiques qui, selon nous, provoquent différents types de fruits et de fleurs à différents moments. »

L’étude sera publiée aujourd’hui (3 janvier 2022) dans génétique de la nature. 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 Hubin Chen de SCAU ; Ray Meng de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign; Et Victor Albert de l’Université B.. 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 Jarko Salojarvi de l’Université technologique de Nanyang.

Fruit très apprécié, il a été domestiqué plus d’une fois

Pour mener l’étude, les scientifiques ont produit un « génome de référence » de haute qualité d’une variété de litchi populaire appelée « Feizixiao », et ont comparé ADN à celles des autres espèces sauvages et cultivées. (Tous les objets appartiennent à la même espèce, Litchi chinensis).

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

Au Yunnan, les gens ont commencé à planter 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 métissage entre les taxons de ces deux régions a conduit à l’hybridation, y compris des cultivars, comme ‘Feizixiao’, qui sont encore très populaires aujourd’hui.

Le moment exact de ces événements est incertain. Par exemple, l’étude suggère qu’il y a un jalon, la division évolutive entre eux L. chinensis Les populations du Yunnan et du Hainan, qui existaient avant la domestication, auraient pu exister il y a environ 18 000 ans. Mais ce n’est qu’une estimation. D’autres solutions sont possibles. Néanmoins, l’analyse fournit un aperçu fascinant de l’histoire évolutive des litchis et de leur lien avec l’homme.

Quand ce litchi fleurit-il ? Un simple test génétique peut nous 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 très importante en culture.

« Le litchi précoce et le litchi tardif provenaient de différents endroits et ont été domestiqués de manière indépendante », explique Albert, PhD, professeur Empire d’innovation en sciences biologiques au Collège des arts et des sciences de l’Université de Buffalo. « C’est en soi une histoire intéressante, mais nous voulions également connaître les raisons de ces différences : Pourquoi ces cultivars portent-ils des fruits et des fleurs à des moments différents ? »

En comparant l’ADN de plusieurs variétés de litchi, l’équipe a identifié une variante génétique qui peut être utilisée pour créer un test simple pour identifier les plants de litchi précoces et tardifs.

La variante est une délétion – un morceau d’ADN manquant – située à proximité de deux gènes liés aux fleurs, et elle peut aider à contrôler l’activité de l’un ou des deux.

Les variétés du Yunnan qui fleurissent trop tôt sont omises, héritées des deux parents. Les variétés Hainan à maturation tardive n’en ont pas du tout. Le Feizixiao – un hybride avec des quantités à peu près égales d’ADN de chacun des deux groupes régionaux – est « hétérozygote » pour la délétion, ce qui signifie qu’il n’a qu’une seule copie héritée d’un parent. C’est logique, puisque Feizixiao fleurit tôt, mais pas trop tôt.

« C’est très bénéfique pour les sélectionneurs. Parce que le litchi est périssable, les périodes de floraison étaient importantes pour prolonger la saison pendant laquelle le litchi est disponible sur les marchés », explique Albert.

Le séquençage du génome du litchi n’est que le début

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

« Sapindacées C’est une grande famille qui comprend de nombreuses plantes économiquement importantes », dit Shea. « À ce jour, 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 de collaboration pour séquencer plus Sapindacées Espèces indigènes de Chine et d’importance économique, telles que le ramboutan, le sapindus (canneberge) et la vigne, dans le but d’enquêtes approfondies et complètes sur la génomique comparative Sapindacées Génomique « , ajoute Shea.  » Les principaux intérêts de recherche seront la floraison, le métabolisme secondaire conduisant aux saveurs et aux parfums, et le développement des fleurs et des fruits, entre autres. « 

Référence : « Deux variantes hétérozygotes du génome du litchi suggèrent des événements de domestication indépendants pour les cultivars à maturation précoce et tardive » 3 janvier 2021, génétique de la nature.
DOI : 10.1038 / s41588-021-00971-3