Les Pois : Plongée Dans Leur Génétique

Les pois sont un type de plante cultivée depuis des milliers d'années. Ils viennent à la base d'une région appelée le Croissant Fertile, qui se trouve en partie au Moyen-Orient. Aujourd'hui, les pois sont surtout cultivés comme récolte de plein champ. Environ trois quarts des pois sont utilisés pour leurs Graines sèches, tandis que le reste est cultivé pour être consommé frais comme légumes. Ces dernières années, le marché des pois a pas mal gonflé, avec des exportations arrivant à environ trois milliards de dollars en 2022. Les pois sont aussi parfois utilisés comme aliment pour animaux et sont populaires dans les jardins familiaux.

#La diversité des pois

Il y a plein de types de pois, tant au niveau de leur ADN que de leurs caractéristiques physiques. Les différences génétiques entre les différentes plantes de pois sont assez marquées, beaucoup plus que ce qu'on voit chez les humains. Il y a deux groupes principaux de pois : ceux cultivés, qui sont principalement Pisum sativum, et les types sauvages connus sous le nom de P. fulvum. Ces pois sauvages sont vraiment différents des cultivés, présentant des traits génétiques uniques qui peuvent influencer leur capacité à se reproduire. En plus, un autre type, P. abyssinicum, a aussi ses propres différences génétiques, ce qui peut également affecter la reproduction.

Ces variations sont reconnues depuis longtemps, au moins depuis le 16ème siècle. Un botaniste nommé Gérard a illustré plusieurs formes de pois, décrivant leurs caractéristiques uniques, comme les graines ridées. Les caractéristiques des pois, y compris leurs grandes fleurs et le fait qu'ils se reproduisent souvent entre eux (consanguinité), les ont rendus parfaits pour un scientifique nommé Gregor Mendel. Mendel est connu pour avoir étudié comment les traits se transmettent d'une génération à l'autre, et il a utilisé les pois pour faire ses expériences.

#Le travail de Mendel sur les pois

Les expériences de Mendel ont été qualifiées de meilleures jamais réalisées dans le domaine de la génétique. Il a examiné divers traits chez les pois, comme la forme des graines, la couleur des cosses et la hauteur des plantes. Son travail a posé les bases de l'étude de la génétique, mais beaucoup de détails concernant les gènes sous-jacents contrôlant ces traits sont restés flous, même après plus de cent ans.

Dans des études récentes, des scientifiques ont utilisé des techniques avancées pour analyser les variations génétiques chez les pois. Ils ont collecté des infos sur 697 lignées de pois et séquencé leurs génomes pour créer une Carte génétique qui détaille la relation entre différentes plantes de pois. Ils ont pu identifier environ 154,8 millions de variations de haute qualité dans ces plantes, se concentrant principalement sur les polymorphismes de nucléotides simples (SNPs). Cette recherche éclaire non seulement les relations entre différents types de pois, mais aide aussi à définir la structure génétique dans laquelle ils s'inscrivent.

#Variation génétique et traits

Après avoir assemblé les données génétiques, les chercheurs se sont concentrés sur des traits spécifiques que Mendel avait observés. Ils ont étudié des traits comme les graines rondes vs ridées, la couleur des cosses et la hauteur des plantes.

#Graines rondes vs ridées

En examinant la différence entre les graines rondes et ridées, les chercheurs ont trouvé un signal génétique fort associé à un endroit précis dans le génome. Cet endroit correspond à un gène responsable de la ramification de l'amidon, ce qui affecte la texture des graines de pois. Il s'avère qu'une mutation spécifique dans ce gène donne aux pois un aspect ridé. Cette découverte aide à expliquer pourquoi certaines souches de pois sont élevées pour différentes raisons : les graines rondes sont souvent préférées pour un stockage à long terme, tandis que les graines ridées sont généralement récoltées plus tôt.

#Cotylédons verts vs jaunes

Les pois montrent aussi des variations dans la couleur de leurs cotylédons, certains étant verts et d'autres jaunes. Les chercheurs ont identifié un gène qui détermine si les cotylédons deviennent jaunes. Ils ont découvert que certaines lignées de pois portent des mutations dans ce gène, ce qui affecte significativement la couleur des cotylédons. Cette info est importante pour les obtenteurs qui veulent créer de nouvelles variétés avec des traits spécifiques.

#Couleur des cosses

La couleur des cosses est un autre trait important. Alors que la plupart des recherches sur la couleur des cosses se sont concentrées sur les cosses jaunes, les chercheurs ont établi que le gène responsable de cette couleur affecte aussi d'autres parties de la plante, y compris les feuilles et les fleurs. Ils ont trouvé une délétion spécifique dans l'ADN qui semble corréler avec la couleur jaune des cosses, donnant des pistes sur la base génétique de cette caractéristique.

#Forme des cosses

La forme des cosses de pois est définie par deux gènes, et les chercheurs ont trouvé des régions génétiques significatives associées à la forme des cosses. Ces découvertes soulignent les facteurs génétiques complexes qui influencent l'apparence physique des pois, en particulier en termes de structure des cosses.

#Hauteur des plantes

Un autre trait que Mendel a étudié était la hauteur des plantes. Les chercheurs ont identifié un signal génétique majeur qui correspond à un gène régulant la hauteur des plantes, impliqué dans le système hormonal de la plante. Ils ont noté que des variantes spécifiques de ce gène sont liées à des plantes plus petites, ce qui est important pour les pratiques d'élevage visant à produire des plantes avec des hauteurs souhaitables.

#Position des fleurs

La position des fleurs sur la tige est aussi un trait analysé par Mendel. Les chercheurs ont trouvé des signaux génétiques significatifs associés à ce trait et ont continué à explorer la complexité génétique qui se cache derrière. Ils ont découvert un locus supplémentaire qui semble modifier le phénotype de la position des fleurs, suggérant que la génétique peut être plus compliquée que ce que l'on croyait auparavant.

#Expansion de l'analyse des traits

Mendel s'était d'abord concentré sur des traits clairs, mais beaucoup de caractéristiques de plantes existent sur un spectre. Dans l'étude actuelle, les scientifiques ont examiné 74 traits supplémentaires liés aux pois, y compris ceux affectant les graines, les cosses et les fleurs. Ils ont utilisé une approche globale pour identifier de nombreux marqueurs génétiques associés à ces traits.

Parmi les nouvelles découvertes figuraient des traits précédemment identifiés comme la couleur des feuilles et la largeur des cosses. Les chercheurs ont localisé des loci génétiques nouveaux qui influencent ces traits agricoles importants, et les résultats fournissent des infos précieuses pour les futurs programmes d'élevage.

#Complexité génétique chez les pois

La recherche de Mendel a révélé que certains traits peuvent être affectés par plusieurs gènes, appelés Traits polygéniques. Les chercheurs ont trouvé que les traits étudiés par Mendel ne dépendent pas uniquement de variantes génétiques rares ; en fait, ils correspondent à des variations génétiques plus significatives. Par exemple, pour des traits comme la hauteur des plantes et la forme des cosses, les variations génétiques étaient assez substantielles et pas seulement dues à de petites différences.

En plus des traits nouvellement caractérisés, l'étude a aussi révélé des découvertes inattendues. Par exemple, ils ont découvert que plusieurs traits influençant la pigmentation et la taille sont façonnés par plusieurs loci travaillant ensemble, montrant que la génétique des plantes peut être assez complexe.

#Directions futures

Les découvertes significatives de ce travail ouvrent la voie à une série d'études futures. Une des pistes sera d'utiliser de nouvelles technologies, comme le séquençage ADN longue lecture, pour approfondir les variations complexes trouvées dans la génétique des pois. Il y a aussi un besoin d'explorer comment des gènes spécifiques interagissent entre eux, en particulier dans les cas de redondance génique - lorsque plusieurs gènes remplissent des fonctions similaires. Ces interactions pourraient aider à expliquer les variations de traits qui étaient auparavant difficiles à comprendre.

#Conclusion

L'étude des pois, c'est plus que comprendre une seule espèce de plante. La diversité génétique et les traits associés aux pois offrent un riche domaine de recherche qui peut mener à des avancées dans les pratiques d'élevage végétal. Les cartes génétiques détaillées et les marqueurs présentés dans cette étude servent de ressource précieuse pour les futurs travaux, visant à percer davantage les complexités de la génétique des pois et à améliorer les pratiques agricoles pour une meilleure production de cultures. Cette recherche rend non seulement hommage au travail pionnier de Mendel, mais prépare aussi le terrain pour l'avenir de la génétique et de l'élevage des plantes.