Une étude menée dans l'Illinois révèle les secrets génétiques de l'en-cas préféré des Américains
Dans sa forme la plus simple, le pop-corn n'est pas très compliqué. La plupart des variétés vendues dans les supermarchés offrent le choix entre deux couleurs de grains, jaune ou blanc, et deux formes de grains, pointue ou perlée. Lorsqu'il est éclaté, le flocon prend généralement l'une des deux formes suivantes : champignon ou papillon. Mais le pop-corn ne se limite pas à ce qu'il paraît. De nouvelles recherches menées par l'université de l'Illinois Urbana-Champaign révèlent que le code génétique du pop-corn recèle une grande diversité inexploitée.
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Plusieurs types de pop-corn illustrent une partie de la diversité génomique mise en évidence par une étude de l'université de l'Illinois. Ces résultats pourraient faciliter les futurs efforts de sélection visant à créer des versions plus savoureuses et plus faciles à cultiver de l'en-cas préféré des Américains.
Madsen Sullivan, University of Illinois
En analysant 320 lignées de pop-corn accessibles au public, les chercheurs en sciences des cultures ont trouvé des variations à plus de 308 000 endroits du génome. Cette diversité peut ou non se traduire par une plus grande variété de pop-corn pour les consommateurs, mais certaines des différences pourraient être importantes pour améliorer les performances agronomiques de la culture.
"Cela pourrait être utile si les entreprises de pop-corn voulaient apporter du matériel pour diversifier leur germoplasme, ce qui est très important pour des choses comme la résistance aux maladies et la tolérance aux herbicides. Il reste encore du travail à faire pour identifier les caractéristiques intéressantes, mais cet ensemble de données ouvre ces possibilités", déclare Tony Studer, co-auteur de l'étude, professeur associé et sélectionneur de pop-corn au département des sciences des cultures, qui fait partie du College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (collège des sciences agricoles, de la consommation et de l'environnement) de l'Illinois.
L'équipe de Studer a documenté les différences génétiques dans le cadre d'un processus connu sous le nom de génotypage par séquençage, qui limite les efforts de séquençage génétique aux parties du génome les plus riches en informations. Les différences, ou polymorphismes, entre les lignées de maïs se situent au niveau des nucléotides simples, les éléments constitutifs de l'ADN.
Les populations de maïs
Après avoir identifié des centaines de milliers de différences, l'équipe a pu regrouper les lignées de maïs en fonction des polymorphismes nucléotidiques simples (SNP), ce qui a permis aux chercheurs de tirer des conclusions sur les liens de parenté. D'après l'analyse, les pop-corns nord-américains se répartissent en deux groupes : Le premier est principalement composé de types de perles jaunes, tandis que les types de perles blanches et les types d'Amérique latine font partie du second groupe.
"Le fait de regrouper les popcorns sur la base de similitudes génétiques nous permet d'examiner la diversité présente dans chaque groupe et de mieux prédire les performances des croisements entre les lignées. En outre, si l'on découvre qu'un gène améliore les performances, le fait de connaître son appartenance à un groupe aidera les sélectionneurs à l'intégrer dans leur programme, ce qui, je l'espère, permettra aux entreprises de pop-corn d'améliorer leurs produits, tant du côté des consommateurs que des producteurs", explique Madsen Sullivan, doctorante en sciences des cultures et première auteure de l'étude.
Les résultats ont montré un niveau élevé de consanguinité parmi les popcorns à perles jaunes. Cela signifie que la diversité génétique est plus faible et que les liens de parenté sont plus importants au sein de ce groupe. Bien que cela ait permis d'obtenir de meilleures caractéristiques, le matériel provenant de l'autre groupe contiendra probablement des versions de gènes qui pourraient être utiles, mais qui ne sont pas présents dans les popcorns à perles jaunes.
L'analyse fournit également un point de départ pour découvrir la longue histoire des déplacements du pop-corn à travers l'Amérique du Nord et le monde. Selon M. Studer, les premières personnes à avoir consommé du maïs l'ont vraisemblablement mangé éclaté, et non beurré sur l'épi. Il s'efforce de retracer les premières origines du pop-corn dans le cadre d'une étude complémentaire.
Démystifier la tolérance du pop-corn aux herbicides
Une fois le code génétique du pop-corn élucidé, les chercheurs étaient impatients de s'attaquer à un mystère de longue date lié aux étiquettes d'application des herbicides. Le nicosulfuron tue les mauvaises herbes dans les champs de maïs depuis le début des années 1990, mais il n'est homologué que pour les hybrides à grains jaunes ; les agriculteurs sont spécifiquement mis en garde contre son utilisation sur le maïs à grains blancs.
"Cela m'a mis la puce à l'oreille, car la couleur des grains ne devrait avoir aucun rapport avec la sensibilité aux herbicides", explique Marty Williams, co-auteur de l'étude, écologiste à l'USDA-ARS et professeur affilié en sciences des cultures à l'université de l'Illinois. "La couleur des grains est contrôlée par des gènes situés dans une partie complètement différente du génome".
Williams a travaillé avec l'équipe de Studer pour tester 294 génotypes de pop-corn issus des deux populations, le groupe perle jaune et le groupe blanc pointu et latino-américain ; d'ailleurs, aucun des deux groupes n'est exclusivement jaune ou blanc, malgré leur nom. Les chercheurs ont appliqué du nicosulfuron au groupe testé ainsi qu'à des hybrides de pop-corn et de maïs doux sensibles et tolérants comme témoins.
Si le nicosulfuron a effectivement endommagé davantage de popcorns à grains blancs, l'effet n'avait rien à voir avec la couleur du grain lui-même. La sensibilité au nicosulfuron était plutôt liée au patrimoine génétique et à la structure de la population. Les types pointus et latino-américains étaient plus sensibles que les perles jaunes. Dans le maïs denté, le nicosulfuron est détoxifié par un gène connu sous le nom de nsf1. Les chercheurs ont immédiatement recherché le même gène dans le pop-corn, en supposant qu'il serait actif dans les génotypes tolérants.
"Nous nous attendions à ce que le nsf1 apparaisse dans le pop-corn, mais nous avons trouvé un ensemble de gènes complètement différents qui semblaient liés à la tolérance au nicosulfuron", explique Studer. "Cela ouvre la voie à la possibilité d'un autre mécanisme de tolérance aux herbicides chez le pop-corn, et nous prévoyons d'y donner suite."
Prochaines étapes
Williams recommande aux sélectionneurs de pop-corn d'utiliser cette recherche pour améliorer la tolérance au nicosulfuron, et peut-être à d'autres herbicides, dans leurs cultivars existants et nouveaux. Les étiquettes des herbicides pourraient alors être mises à jour pour refléter la tolérance dans l'ensemble de la culture, quelle que soit la couleur du grain.
Les résultats de l'étude du génome pourraient-ils améliorer les caractéristiques agronomiques du pop-corn ? M. Studer estime qu'il faudra encore du travail pour cribler l'ensemble des données en vue d'obtenir des caractéristiques souhaitables, mais qu'à terme, des lignées élites de pop-corn pourraient être mises au point et commercialisées par les entreprises de pop-corn.
L'étude, intitulée "Genetic diversity of North American popcorn germplasm and the effect of population structure on nicosulfuron response" (Diversité génétique du matériel génétique de maïs à éclater d'Amérique du Nord et effet de la structure de la population sur la réponse au nicosulfuron), est publiée dans Crop Science. Madsen Sullivan, Marty Williams et Tony Studer en sont les auteurs. La recherche a été financée par l'université de l'Illinois et Madsen Sullivan a bénéficié d'une bourse de l'association des producteurs de maïs de l'Illinois.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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