Le génome de la rose décryptéde l'origine des rosiers modernes aux caractéristiques de la fleur

Sylvie Baudino, Jean-Claude Caissard et Sandrine Moja, enseignants-chercheurs au Laboratoire de Biotechnologies Végétales appliquées aux Plantes Aromatiques et Médicinales ont collaboré aux travaux de recherche menés par un consortium international impliquant l'Inra, l'ENS de Lyon, le CEA, le CNRS et l'Université Claude Bernard Lyon 1 portant sur la découverte du génome du rosier.

Ces travaux, publiés dans la revue Nature Genetics le 30 Avril 2018, ont permis de retracer les contributions respectives des rosiers européens et chinois au génome du rosier moderne et d'identifier l'ensemble des gènes impliqués dans les voies de biosynthèse du parfum et de la couleur. Ces gènes sont essentiels pour concevoir des variétés qui optimiseront notamment les qualités de la fleur dans un contexte de changements globaux.

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Un génome de référence de qualité
qui éclaire l'évolution de la famille des Rosacées

Huit années de travaux combinées à des stratégies et des outils des plus innovants ont permis de séquencer et de déchiffrer l'ensemble de l'information génétique portée par les sept paires de chromosomes de Rosa chinensis « Old blush » et d’annoter la totalité de ses 36 377 gènes, constituant ainsi un génome de référence du genre Rosa.
La comparaison de ce génome du genre Rosa avec ceux d'autres plantes de la famille des Rosacées (fraisier, framboisier, pommier, poirier, pêcher, prunier…) a montré que le rosier, le fraisier et le framboisier sont évolutivement très proches et a permis de reconstituer l’histoire de la rose au sein de la famille des Rosacées.

L'origine des rosiers modernes expliquée

Les scientifiques ont étudié l'origine des chromosomes du rosier hybride « La France » - obtenu dans la région lyonnaise en 1867. Cet hybride combine les caractères de vigueur de croissance des espèces européennes et la floraison pluriannuelle des espèces chinoises. Pour ce faire, ils ont projeté, sur le génome de référence, les données génomiques des principales variétés de rosiers, originaires d'Europe, du Moyen-Orient et de Chine et, qui ont contribué à la domestication du rosier. Ils ont ainsi identifié l’origine des gènes impliqués dans la définition des caractères les plus appréciés chez le rosier moderne, comme la floraison multiple, plutôt d’origine chinoise.

Floraison, parfum et couleur, des gènes identifiés, des voies de biosynthèses reconstruites

Les chercheurs ont identifié les principaux gènes engagés dans la floraison, le développement de la fleur, la reproduction, la fragrance et la synthèse des pigments à l’origine des teintes rouges (famille des anthocyanes). Ils ont reconstitué les voies de biosynthèse dans lesquelles interviennent ces gènes. Ils ont notamment mis en évidence un groupe de gènes impliqués simultanément dans la régulation de la couleur et du parfum de la fleur.
 
Ces travaux constituent une base solide pour démêler les mécanismes moléculaires et génétiques qui régissent les caractères du rosier et leur diversité. À terme, ils contribueront à accélérer la sélection et l’amélioration de la qualité de la reine des fleurs. Ces connaissances seront également très utiles pour étudier d’autres espèces de la famille des Rosacées et d’autres plantes ornementales.

Au cœur de la technique
Les scientifiques ont choisi Rosa chinensis « Old blush », une rose originaire de Chine, ancêtre majeur des variétés de roses modernes qui fleurit plusieurs fois par an.
Chez le rosier, les différences entre les séquences des chromosomes hérités des deux parents compliquent l'ordonnancement des fragments de génomes identifiés par les robots de séquençage.

Les chercheurs ont donc combiné deux approches :
•  Une stratégie de culture cellulaire qui a permis d’obtenir un rosier possédant un génome dans lequel chaque gène provient d'un seul parent ;
• Une stratégie de séquençage haut-débit utilisant un robot des plus récents, de type PacBio, qui a produit des séquences beaucoup plus longues que les technologies antérieures, ce qui a facilité leur assemblage et la reconstitution des chromosomes.

Lire la publication sur le site Nature Genetics 2018