Les Racines des Partenariats Plantes-Fongis

Beaucoup de plantes sur terre dépendent de relations spéciales avec des champignons pour bien pousser. Il y a longtemps, leurs ancêtres ont formé des partenariats avec certains types de champignons connus sous le nom de champignons mycorhiziens arbusculaires (AM). D'autres types de partenariats se sont aussi développés chez diverses plantes. Par exemple, certaines plantes de la famille des Ericaceae ont une relation différente avec les champignons, tandis que les plantes légumineuses créent des connexions symbiotiques avec certaines bactéries qui les aident à obtenir de l'azote du sol.

Un autre type de relation s'appelle la symbiose ectomycorhizienne (ECM). Dans ce cas, les champignons n'entrent pas dans les cellules végétales, mais vivent entre elles. Ce genre de relation se trouve principalement chez les plantes à graines, notamment chez certains arbres et arbustes, comme les pins et les chênes.

Les chercheurs ont travaillé pour en savoir plus sur les champignons impliqués dans ces relations, mais il reste encore beaucoup à découvrir sur les plantes elles-mêmes. Bien qu'on sache quels types de plantes sont impliqués dans la symbiose ECM, il n'y a pas eu beaucoup d'explorations sur comment ces partenariats ont commencé au départ. La plupart des études se sont concentrées sur des groupes spécifiques de plantes ou de champignons, ce qui rend difficile de voir le tableau d'ensemble sur l'évolution de ces relations.

Cet article examine comment les relations ECM se sont développées dans un groupe spécifique de plantes appelées rosidés. On a trouvé qu'il existe au moins 16 origines différentes de l'ECM, menant à 17 groupes actuels de rosidés ECM. En examinant les gènes de ces plantes, on met en avant des gènes importants qui jouent un rôle dans le changement des parois cellulaires des plantes.

#Les Origines de l'ECM chez les Plantes

Beaucoup des différents groupes de plantes ECM ont probablement commencé leurs relations avec des champignons de manière indépendante. Pour les rosidés, les groupes clés impliqués incluent les Fagales, les Salicacées et les Myrtoïdées, ainsi que des petits groupes d'autres ordres de plantes. On a construit un arbre généalogique des rosidés en utilisant des séquences de protéines végétales spécifiques pour étudier comment le trait ECM a évolué.

Dans nos découvertes, on voit que les relations ECM ont largement émergé séparément dans de nombreuses lignées. Les données montrent une origine claire unique de l'ECM chez l'ancêtre commun des Fagales, qui a ensuite perdu ce trait dans un groupe apparenté, les Myricacées. Dans les Myrtoïdées, il existe aussi des preuves d'une origine unique, avec une perte potentielle chez certaines espèces.

En plus, on a regardé combien de gènes sont liés à ces différentes origines. On a trouvé certains gènes qui semblent avoir été actifs chez l'ancêtre commun des rosidés mais qui sont surtout conservés par les espèces ECM. Certains gènes restent aussi dans plusieurs espèces non-ECM, ce qui suggère que ces gènes auraient pu être sur le point de disparaître mais ne l'étaient pas complètement encore.

#Comparaison des Lignées ECM

On se concentre aussi sur le processus de duplication des gènes, où un gène fait une copie de lui-même, permettant aux plantes de développer de nouveaux traits. On a découvert que la capacité à former des relations ECM pourrait se faire par des chemins génétiques similaires mais séparés.

Pour vérifier ça, on a examiné l'activité des gènes dans trois espèces végétales différentes connues pour s'engager dans l'ECM et on a comparé leurs réponses génétiques. On a découvert une liste de 537 gènes qui étaient régulés de manière similaire chez les trois espèces. Cette activité partagée indique que ces plantes ont une réaction commune aux champignons ECM, malgré les différences dans leurs interactions spécifiques.

Ensuite, on a étudié comment la duplication des gènes contribue au développement de l'ECM. Dans notre analyse de différentes lignées de plantes qui ont l'ECM, on a détecté de nombreux événements de duplication des gènes chez les ancêtres de ces groupes. Après avoir filtré pour des gènes pertinents, on a identifié neuf candidats montrant des duplications significatives liées à l'ECM.

Notamment, beaucoup de ces gènes candidats sont impliqués dans la modification de la paroi cellulaire des plantes, ce qui est crucial pour les interactions entre plantes et champignons. Les changements dans la paroi cellulaire sont souvent observés pendant le partenariat avec les champignons ECM, reflétant un changement dans la façon dont ces relations fonctionnent.

#Réutilisation de Voies Existantes

En plus de la duplication des gènes, l'évolution convergente peut aussi se produire quand les plantes utilisent des gènes et des processus existants de manière nouvelle. Pour l'ECM, la recherche suggère que l'évolution de cette relation dans certains groupes de plantes a pu être aidée par la réutilisation d'une voie de signalisation déjà en place pour d'autres types de partenariats plantes-champignons.

On a regardé des gènes spécifiques connus sous le nom de gènes de voie de symbiose commune (CSP) et leurs rôles dans la symbiose ECM. Beaucoup de ces gènes se trouvent encore chez des plantes qui ont perdu la capacité de former d'autres types de partenariats, indiquant qu'ils pourraient avoir été réaffectés pour les relations ECM.

En explorant les chemins évolutifs de ces gènes, on a trouvé une tendance où la plupart des espèces ECM gardent encore des gènes cruciaux, même si elles ont perdu la capacité pour d'autres types de symbiose. Cela suggère que l'évolution de l'ECM pourrait impliquer des outils génétiques partagés provenant de relations passées.

#Conclusion

À travers notre exploration de la génétique et de la génomique des plantes, on a appris que la capacité des plantes rosidées à s'engager dans la symbiose ECM a probablement émergé indépendamment dans différentes lignées. Cette indépendance montre la complexité de la façon dont les plantes et les champignons interagissent, montrant qu'il n'y a pas un seul chemin pour cette relation mais plutôt un réseau d'histoires évolutives diverses.

Les résultats de notre recherche soulignent l'importance de se concentrer sur les côtés végétal et fongique de ces partenariats. En comprenant mieux ces relations, on améliore notre compréhension de la façon dont les plantes s'adaptent à leur environnement et évoluent avec le temps.

#Informations Complémentaires

Ici, on fournit des données et des détails supplémentaires qui illustrent encore plus nos résultats :

• Tableaux et figures détaillant les spécificités des relations génétiques dans l'ECM et leurs différentes lignées.
• Caractéristiques génétiques explorées liées aux modifications des parois cellulaires et d'autres interactions significatives.
• Arbres phylogénétiques montrant les relations entre différentes espèces de rosidés.

Cette exploration dans le monde des interactions plantes-champignons ne fait que commencer, mais nos résultats indiquent une riche tapisserie de connexions qui continuent à façonner le royaume végétal aujourd'hui.