Le figuier banian Ficus microcarpa est célèbre pour ses racines aériennes, qui poussent des branches et atteignent finalement le sol. L'arbre a également une relation unique avec une guêpe qui a co-évolué avec lui et est le seul insecte capable de le polliniser.
Dans une nouvelle étude, les chercheurs identifient des régions du génome de la figue de banian qui favorisent le développement de ses racines aériennes inhabituelles et améliorent sa capacité à signaler son pollinisateur de guêpe.
L'étude, publiée dans la revue Cellule, identifie également une région déterminant le sexe dans un figuier apparenté, Ficus hispida. Contrairement à F. microcarpa, qui produit des racines aériennes et porte des fleurs mâles et femelles sur le même arbre, F. hispida produit des arbres mâles et femelles distincts et aucune racine aérienne.
Comprendre l'histoire évolutive des espèces de Ficus et de leurs pollinisateurs de guêpes est important car leur capacité à produire de gros fruits dans une variété d'habitats en fait une espèce clé de voûte dans la plupart des forêts tropicales, a déclaré Ray Ming, professeur de biologie végétale à l'Université de l'Illinois à Urbana. -Champagne qui a mené l'étude avec Jin Chen, de l'Académie chinoise des sciences.
Les figues sont connues pour abriter au moins 1 200 espèces d'oiseaux et de mammifères. Les figuiers étaient parmi les premières cultures domestiquées et apparaissent comme des symboles sacrés dans l'hindouisme, le bouddhisme et d'autres traditions spirituelles.
La relation entre les figues et les guêpes présente également un défi scientifique intrigant. Les formes et les tailles du corps des guêpes correspondent exactement à celles des figues, et chaque espèce de figue produit un parfum unique pour attirer son pollinisateur de guêpe spécifique.
Pour mieux comprendre ces développements évolutifs, Ming et ses collègues ont analysé les génomes des deux espèces de figues, ainsi que celui d'une guêpe qui pollinise le banian.
«Lorsque nous avons séquencé les génomes des arbres, nous avons trouvé plus de duplications segmentaires dans le génome du banian que dans F. hispida, la figue sans les racines aériennes « , a déclaré Ming. » Ces régions dupliquées représentent environ 27% du génome. «
Les duplications ont augmenté le nombre de gènes impliqués dans la synthèse et le transport des auxines, une classe d'hormones qui favorisent la croissance des plantes. Les régions dupliquées contenaient également des gènes impliqués dans l'immunité des plantes, la nutrition et la production de composés organiques volatils qui signalent les pollinisateurs.
« Les niveaux d'auxine dans les racines aériennes sont cinq fois plus élevés que dans les feuilles des arbres avec ou sans racines aériennes », a déclaré Ming. Les niveaux élevés d'auxine semblent avoir déclenché la production de racines aériennes. Les régions dupliquées comprennent également des gènes qui codent pour un récepteur de lumière qui accélère la production d'auxine.
Lorsqu'ils ont étudié le génome de la guêpe figuier et l'ont comparé à ceux d'autres guêpes apparentées, les chercheurs ont observé que les guêpes conservaient et préservaient les gènes des récepteurs odorants qui détectent les mêmes composés odorants que les figuiers produisent. Ces signatures génomiques sont un signal de coévolution entre les figuiers et les guêpes, rapportent les chercheurs.
Ming et ses collègues ont également découvert un gène spécifique du chromosome Y qui n'est exprimé que dans les plantes mâles de F. hispida et trois autres espèces de figues qui produisent des plantes mâles et femelles séparées, une condition connue sous le nom de dioécie.
Ce gène avait été dupliqué deux fois dans les génomes dioïques, donnant aux plantes trois copies du gène. Mais les espèces de Ficus qui ont des fleurs mâles et femelles réunies sur une même plante n'ont qu'une seule copie de ce gène. Cela suggère fortement que ce gène est un facteur dominant affectant la détermination du sexe. «
Ray Ming, professeur, Département de biologie végétale, Université de l'Illinois, Urbana-Champaign
Sources:
Université de l'Illinois à Urbana-Champaign News Bureau
Référence du journal:
Zhang, X., et al. (2020) Les génomes du banian et de la guêpe pollinisatrice fournissent des informations sur la coévolution Fig-Guêpe. Cellule. doi.org/10.1016/j.cell.2020.09.043.
