La canne à sucre est une culture tropicale, contribuant à 60 à 80 % du saccharose brut produit dans le monde. Deux espèces sauvages de canne à sucre sont connues dans le saccharum genre, S. spontanéum et S. robuste. La douce canne domestiquée, S. officinarum, aurait été domestiqué à partir de S. robuste en Nouvelle-Guinée il y a environ 8,000 120 ans. Les cannes à sucre sont toutes polyploïdes (ont plus de deux ensembles appariés de chromosomes) et les cultivars modernes ont environ 23 chromosomes, ce qui complique tout travail génomique avec des cannes à sucre. En comparaison, les humains ont 46 paires, XNUMX chromosomes au total.

Nicolas Pompidor, doctorant, et Docteur Angélique D'Hont à partir de Le Cirad et des collègues de l'Université de Californie à Berkeley et de l'Université de l'Illinois analysé des centaines de séquences de cannes à sucre et découvert que le genre provenait de trois génomes fondateurs. Il a été découvert que les cultivars modernes dérivent tous de quelques hybridations interspécifiques faites par des sélectionneurs il y a un siècle entre quelques S. officinarum et S. spontanéum. Le Dr Angélique D'Hont a contribué à l'assemblage du premier génome de référence de la canne à sucre et a travaillé sur génomique du bananier.

Pompidor, D'Hont et ses collègues ont séquencé 12 haplotypes du cultivar R570, en se concentrant sur deux régions génomiques distinctes (Adh1 et Rpa1). Les chercheurs ont en outre colocalisé 95 séquences du génome entier et 304 séquences ciblées pour capturer la diversité génétique de Saccharum (S. officinarum, S. Robustum, S. spontanée, S. barberi, S. edule) et les espèces apparentées. Les relations phylogénétiques, les temps de divergence et l'origine des trois groupes ont été analysés.

La douce canne à sucre, S. officinarum se caractérise par sa tige épaisse où la majeure partie du saccharose est stockée. Source: canva.

Les chercheurs ont découvert que les 12 haplotypes formaient trois groupes, suggérant qu'il y avait trois génomes fondateurs (A, B et C) qui étaient impliqués dans l'origine de la saccharum genre et cultivars modernes de canne à sucre. Les génomes A et B ont été apportés par la canne à sucre douce, S. officinarum tandis que C a été apporté par les espèces sauvages, S. spontanéum. On estime que ces groupes ont divergé l'un de l'autre il y a environ 0.8 à 1.3 million d'années alors que les saccharum et Miscanthus les genres ont divergé il y a 5.7 millions d'années. Dans les deux régions génomiques, 60 à 188 polymorphismes nucléotidiques simples (SNP) ont été identifiés qui peuvent être utilisés dans de futures études pour étudier les contributions des trois génomes fondateurs dans d'autres cultivars.

Les espèces sauvages de canne à sucre, S. spontanéum ressemble plus à une herbe haute. Source: canva.

Les premiers hybrides artificiels de canne à sucre entre S. officinarum et S. spontanéum ont été faites en raison d'épidémies, mais les hybrides n'avaient pas ou peu de teneur en sucre.

La teneur élevée en sucre a été restaurée par des rétrocroisements répétés avec S. officinarum.

"Les trois groupes de SNP [polymorphismes mononucléotidiques] ont également été trouvés dans tous les cultivars modernes testés qui sont tous issus de quelques hybridations interspécifiques faites par des sélectionneurs il y a un siècle entre quelques S. officinarum et S. spontanéum et S. barberi clones. Ces hybridations interspécifiques ont été suivies de rétrocroisements avec S. officinarum pour retrouver de bonnes performances agronomiques », ont écrit Pompidor, D'Hont et ses collègues.

"Nos résultats suggèrent qu'après sa divergence avec la lignée Miscanthus, la lignée Saccharum s'est différenciée en quelques sous-lignées (A, B, C et peut-être d'autres) qui ont ensuite subi des événements auto- et / ou allopolyploïdes menant à nos jours. polyploïdes d'ordre supérieur (> 4x).

Cette étude a répondu à de nombreuses questions sur les origines de la saccharum genre et a surmonté les défis de travailler avec la génomique d'un groupe très complexe de plantes.
La culture de la canne à sucre a un grand impact négatif sur l'environnement car ils sont la culture la plus assoiffée au monde, mais c'est une bioénergie importante. La demande mondiale pour eux continue d'augmenter. La prochaine fois que vous mélangerez une cuillerée de sucre dans votre boisson, gardez à l'esprit que 213 gallons d'eau sont nécessaires pour produire une livre de sucre de canne raffiné !