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Des gènes bactériens ont aidé les plantes à conquérir les terres arides

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Marrakech, 1 Mar. (Maroc-Actu) –

Les gènes qui sont passés des microbes aux algues vertes il y a des centaines de millions d’années pourraient avoir été à l’origine de l’évolution des plantes terrestres, selon une étude publiée dans « Molecular Plant ».

Leur analyse révèle que des centaines de gènes provenant de bactéries, de champignons et de virus ont été intégrés dans les plantes, les dotant de caractéristiques souhaitables pour la vie terrestre..

Notre étude change la vision conventionnelle de l’évolution des plantes terrestres », déclare l’auteur principal, Jinling Huang, biologiste à l’East Carolina University aux États-Unis. Je soupçonnais que le transfert horizontal de gènes aidait les plantes à passer de l’eau à la terre, mais nous ne savions pas à quel point c’était important jusqu’à maintenant.

Le transfert horizontal de gènes (THG) décrit le mouvement de matériel génétique entre des organismes d’espèces différentes. Les échanges de génomes sont fréquents chez les bactéries et sont responsables de la propagation rapide de la résistance aux antibiotiques chez ces procaryotes. Mais le rôle de la THG chez les eucaryotes multicellulaires complexes – des organismes tels que les plantes et les animaux – reste controversé.

Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient que les gènes eucaryotes ne se déplaçaient que par transfert vertical de gènes, au cours duquel les gènes sont transmis du parent à la progéniture et des mutations peuvent se produire pour donner naissance à de nouveaux gènes et caractères. Mais Huang et ses collègues, dont le biologiste des plantes Chun-Peng Song de l’université de Henan, en Chine, ont trouvé des preuves dans des études précédentes que le THG dans les plantes peut être commun.

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Pour étudier le rôle du THG dans l’évolution des plantes, les chercheurs ont analysé les génomes de 31 plantes. Ils comprenaient des espèces des quatre groupes de plantes, comme les mousses, les fougères et les arbres, ainsi que des charophytes, un groupe d’algues vertes apparentées aux plantes terrestres modernes. Ils ont découvert que près de 600 familles de gènes des plantes modernes – bien plus que ce que l’on pensait auparavant – ont été transférées d’autres organismes, notamment des microbes tels que les bactéries et les champignons.

En outre, l’équipe a identifié deux épisodes importants de THG au cours de l’évolution précoce des algues charophytes et de l’origine des plantes terrestres, quand plus de 100 familles de gènes sont passées des microbes aux plantes.

« Notre découverte suggère que la THG joue un rôle important dans l’évolution des plantes terrestres. Par rapport aux mutations résultant du transfert vertical de gènes, le THG permet aux plantes d’acquérir rapidement de nouveaux caractères, et certains de ces nouveaux traits peuvent aider les plantes à s’adapter à un environnement radicalement différent, comme lorsqu’elles sont passées de l’eau à la terre. » dit Huang.

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Un grand nombre des gènes acquis sont connus pour jouer des rôles biologiques importants dans les plantes. Par exemple, des gènes abondants en fin d’embryogenèse, qui proviennent de bactéries, aident les plantes à s’adapter à un environnement plus sec. Le gène du transporteur d’ammonium, acquis à partir de champignons, aide les plantes à absorber l’azote du sol pour leur croissance.

« Presque tout le monde a déjà eu les yeux larmoyants en coupant un oignon. Nous avons découvert que le gène des oignons responsable du larmoiement provient d’une bactérie. C’est très intéressant, car nous connaissons tous cette réaction, mais jusqu’à présent, nous ne savions pas qu’elle était due au THG », explique M. Huang. Il existe de nombreux autres exemples comme celui-ci« .

L’équipe prévoit ensuite de poursuivre l’exploration des gènes transférés chez les bryophytes, le groupe de plantes qui comprend les mousses. De nombreux gènes étrangers dans ces plantes ont des fonctions inconnues, et les recherches futures pourraient aider à identifier les gènes souhaitables qui pourraient un jour être transférés dans les cultures pour améliorer leur aptitude.

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