Betteraves à sucre (Bêta vulgaire) contribuent 14 à 20 % du saccharose brut produit dans le monde, tandis que le reste de la production de sucre provient principalement de sucre de canne. Alors que la canne à sucre est la « culture la plus assoiffée » au monde, la betterave nécessite environ cinq fois moins d'eau que la canne à sucre. Les betteraves ont été domestiquées à partir de son parent sauvage, Bêta maritime vers 8,500 1804 av. J.-C. pour ses usages médicinaux, ornementaux, fourragers et en XNUMX, pour ses propriétés sucrées.

Les pararétrovirus endogènes (EPRV) ont été appelés les "voyageurs à deux visages dans le génome végétal". Ce sont des virus à ADN double brin qui ne nécessitent pas d'intégration dans le génome de l'hôte pour se multiplier. En comparaison, la plupart des virus végétaux ont des génomes d'ARN simple brin (un peu comme SRAS-CoV-2). Les EPRV végétaux appartiennent à la famille des Caulimoviridae qui pourrait avoir émergé au cours de l'ère dévonienne (320 MYA) et contient plusieurs virus communs (par exemple, le virus de la mosaïque du chou-fleur, le virus de la mosaïque commune du dahlia, le virus de la mosaïque des bananes, le virus bacilliforme du tungro du riz). Presque chaque plante vasculaire et taxons plus primitifs (lycopodes, fougères et gymnospermes) contient des fragments de ce virus. Les EPRV peuvent être silencieux dans les plantes, conduire à une infection virale ou fournir à leur hôte une résistance virale. Il existe de nombreuses questions sur leur fonctionnement, mais les scientifiques peuvent utiliser des fragments d'EPRV dans les génomes des plantes comme enregistrements fossiles génomiques des séquences virales passées et des événements d'invasion.

Dans la dernière étude, Nicolas Schmidt et des collègues de la Technische Universität Dresden, de l'Université de Leicester et des jardins botaniques de Chine méridionale voulaient tester le génome de la betterave à sucre pour les EPRV enfouis, démontés et inactivés.

Schmidt et ses collègues devaient d'abord identifier les EPRV spécifiques à la betterave (beetEPRV) et estimer leur contribution au génome de la betterave. Ils ont compilé 16 séquences EPRV accessibles au public de huit genres appartenant à Caulimoviridae en se concentrant sur deux régions génomiques (protéine de mouvement et transcriptase inverse) et les ont recherchées dans un assemblage de génome de betterave à sucre récemment construit.

Deuxièmement, les chercheurs ont cherché à savoir si les beetEPRV étaient transcrits dans une autre base de données accessible au public et ont recherché un éventuel silençage génique épigénétique par l'hôte.

Troisièmement, une betterave à sucre et sept autres espèces végétales étroitement apparentées (par exemple, B. maritima, épinards et quinoa) ont été cultivés dans des serres pour des analyses ultérieures. Les chercheurs ont recherché un groupe d'EPRV de betterave dans l'ADN des huit plantes, puis ont hybridé des sondes spécifiques de l'EPRV de betterave aux 18 chromosomes de la betterave à sucre et l'ont visualisé par microscopie à fluorescence.

Schmidt et ses collègues ont découvert que les betteraves EPRV représentent environ 0.3 % de la B. vulgaris génome basé sur les deux régions génomiques. L'analyse phylogénétique de 119 betteraves EPRV a identifié trois groupes génétiques distincts (beetEPRV1, beetEPRV2 et beetEPRV3). Alors que les groupes différaient dans leur structure, ils appartenaient tous aux florendovirus.

Le groupe betteraveEPRV3 a été trouvé dans tous B. vulgaris génomes et en relation bêta espèces mais pas dans d'autres espèces étroitement apparentées (quinoa, épinards).

"[T] ensemble, cela peut indiquer une intégration initiale de beetEPRV3 dans le génome de la betterave après la scission des sections Corollines/Nanae à partir de bêta environ. Il y a 13.4 à 7.2 millions d'années et avant la spéciation au sein de la section bêta», écrivent Schmidt et ses collègues.

Il peut sembler surprenant de voir comment la plante empêche le virus de provoquer la maladie chez l'hôte. Une étude expérimentale plus approfondie a révélé que la betterave utilise quelques méthodes. L'équipe a découvert que de petits ARN sont impliqués dans le silençage épigénétique des EPRV de la betterave par les plantes hôtes.

"[L] hôte de la betterave à sucre utilise trois stratégies pour arrêter les copies de la betterave EPRV", écrivent les auteurs, "empêchant ainsi la réinfection : enfouissement hétérochromatique, extinction épigénétique et désassemblage structurel. En conséquence, les EPRV de la betterave fournissent un exemple d'assimilation et d'inactivation complètes d'un virus végétal dans le génome de l'hôte.

Cette étude raconte l'histoire compliquée de la façon dont une culture cultivée "gère" aujourd'hui des fragments de virus ancestraux dans son génome, en utilisant des données accessibles au public et des expériences en laboratoire. Le manuscrit est dédié à Le professeur Thomas Schmidt, décédé en 2019.

« L'identification des betteraves EPRV est dans l'esprit de Thomas, de son groupe et de ses collaborateurs depuis longtemps, depuis 20 ans. Un certain nombre de personnes nous ont aidés à en arriver là et nous les remercions pour leur travail initial », écrivent Schmidt et ses collègues dans les remerciements.

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