L’inhabituel entre les plantes de tomates et les espèces en forme de pomme de terre d’Amérique du Sud il y a environ 8 à 9 millions d’années a donné naissance à la pomme de terre moderne (Solanum Tuberosum); Cet événement évolutif ancien a déclenché la formation du tubercule, la structure souterraine agrandie qui stocke les nutriments trouvés dans des plantes comme les pommes de terre, l’igname et Taros, selon une équipe de biologistes de Chine, du Canada, d’Allemagne, des États-Unis et du Royaume-Uni.
La pomme de terre cultivée est actuellement la troisième culture de base le plus importante au monde, et avec le blé, le riz et le maïs, est responsable de 80% de l’apport calorique humain.
En apparence, les plantes de pommes de terre modernes sont presque identiques à trois espèces semblables à des pommes de terre du Chili appelé Etuberosum. Mais ces plantes ne transportent pas de tubercules.
Sur la base de l’analyse phylogénétique, les plantes de pommes de terre sont plus étroitement liées aux tomates.
Pour résoudre cette contradiction, le Dr Sanwen Huang de l’Agricultural Genomics Institute de Shenzhen à l’Académie chinoise des sciences agricoles et de l’Académie chinoise des sciences agricoles tropicales et des collègues a analysé 450 génomes de pommes de terre cultivées et 56 des espèces de pommes de terre sauvages.
« Nos résultats montrent comment un événement d’hybridation entre les espèces peut déclencher l’évolution de nouveaux traits, permettant à encore plus d’espèces d’émerger », a déclaré le Dr Huang.
«Nous avons finalement résolu le mystère d’où viennent les pommes de terre.»
«Les pommes de terre sauvages sont très difficiles à échantillonner, donc cet ensemble de données représente la collection la plus complète de données génomiques de pommes de terre sauvages jamais analysées», a déclaré le Dr Zhiyang Zhang, chercheur à l’Institut de génomique agricole de Shenzhen à l’Académie chinoise des sciences agricoles.
Les auteurs ont constaté que toutes les espèces de pommes de terre contenaient un mélange stable et équilibré de matériel génétique des plants d’Etuberosum et de tomates, ce qui suggère que les pommes de terre proviennent d’une hybridation ancienne entre les deux.
Bien que l’Etuberosum et les tomates soient des espèces distinctes, ils ont partagé un ancêtre commun il y a environ 14 millions d’années.
Même après avoir divergé pendant environ 5 millions d’années, ils ont pu se croiser et donner naissance aux premières plants de pommes de terre avec des tubercules il y a environ 8 à 9 millions d’années.
Les chercheurs ont également tracé les origines des principaux gènes tuberger de la pomme de terre, qui sont une combinaison de matériel génétique de chaque parent.
Ils ont trouvé le gène SP6A, qui agit comme un interrupteur principal qui dit à la plante quand commencer à faire des tubercules, est venu du côté tomate de la famille.
Un autre gène important appelé IT1, qui aide à contrôler la croissance des tiges souterraines qui forment des tubercules, provenaient du côté Etuberosum.
Sans l’une ou l’autre pièce, la progéniture hybride serait incapable de produire des tubercules.
Cette innovation évolutive a coïncidé avec le soulèvement rapide des Andes, une période où de nouveaux environnements écologiques émergeaient.
Avec un tubercule pour stocker les nutriments sous terre, les premières pommes de terre ont pu s’adapter rapidement à l’environnement changeant, survivant au temps dur dans les montagnes.
Les tubercules permettent également aux plantes de pommes de terre de se reproduire sans graines ni pollinisation. Ils cultivent de nouvelles plantes en germant simplement des bourgeons sur le tubercule.
Ce trait leur a permis d’étendre rapidement et de remplir diverses niches écologiques, des prairies légères aux prairies alpines élevées et froides en Amérique centrale et du Sud.
«L’évolution d’un tubercule a donné aux pommes de terre un énorme avantage dans les environnements difficiles, alimentant une explosion de nouvelles espèces et contribuant à la riche diversité de pommes de terre que nous voyons et que nous comptons aujourd’hui», a déclaré le Dr Huang.
