La duplication du génome entier est souvent suggérée comme un moteur majeur de la variation et de la complexité du développement chez les plantes. Cependant, ses effets peuvent être variables en fonction de traits particuliers. Par exemple, il a été suggéré que des duplications de génome entier soutiennent une plus grande résistance aux insectes herbivores chez certaines espèces, mais entraînent une plus grande sensibilité à l'herbivorie chez d'autres espèces. Les effets des duplications du génome entier peuvent donc varier d'un trait à l'autre d'une espèce à l'autre. Les métabolites secondaires sont particulièrement associés aux interactions avec les herbivores, ainsi qu'avec les insectes pollinisateurs, chez les plantes.
Les métabolites secondaires sont des métabolites qui ne sont pas strictement nécessaires à la croissance et au développement des plantes, mais remplissent d'autres fonctions pour favoriser la survie et la reproduction des plantes. L'effet des duplications du génome entier sur la présence, l'absence et la complexité des métabolites secondaires des plantes est incertain. Pour corriger ce déséquilibre, Gaynor, Lim-Hing et Mason de l'Université de Floride centrale ont étudié des ensembles de données connus dans leur récent Annals of Botany papier étudier s'il existe une tendance générale dans l'effet des duplications du génome entier sur les métabolites secondaires dans les plantess.
Les auteurs émettent d'abord l'hypothèse que les événements de duplication du génome entier augmentent la concentration globale de métabolites secondaires dans les plantes. Sur la base de 12 études, les auteurs concluent que ce n'est pas le cas. Alors que certaines études associent une ploïdie plus élevée (un indicateur du nombre de duplications du génome) à des concentrations plus élevées de métabolites secondaires, d'autres montrent qu'une ploïdie faible peut également être associée à des concentrations élevées de métabolites secondaires. De plus, d'autres études ne montrent aucune relation entre les deux. En relation avec cela, les auteurs émettent également l'hypothèse que les événements de duplication du génome entier peuvent être associés à des changements de concentration relative entre des groupes spécifiques de métabolites secondaires. Cependant, les auteurs ne trouvent pas non plus de tendances globales entre les concentrations des différents groupes de métabolites secondaires et la ploïdie élevée ou faible.
La troisième et dernière hypothèse présentée par les auteurs est que les duplications de génomes entiers pourraient produire une plus grande diversité de métabolites secondaires. Environ la moitié des études examinées par Gaynor, Lim-Hing et Mason n'ont signalé aucun modèle de diversité des métabolites secondaires associé au statut de ploïdie. L'autre moitié des études étudiées ont enregistré des changements de diversité associés au statut de ploïdie. Cependant, ceux-ci n'ont montré à nouveau aucune tendance globale robuste - certaines études ont enregistré une plus grande diversité de métabolites secondaires avec une ploïdie plus faible tandis que d'autres ont enregistré une plus grande diversité avec une ploïdie élevée.
Cette étude de Gaynor, Lim-Hing et Mason indique donc que les duplications de génomes entiers peuvent avoir des effets variables sur la concentration et la diversité des métabolites secondaires des plantes. Gaynor, Lim-Hing et Mason soulignent que pour mieux comprendre cette variation de la production de métabolites secondaires dans différents états de ploïdie, les travaux futurs devraient "évaluer non seulement la métabolomique, mais intégrer ces informations à la dynamique à l'échelle de l'architecture génomique, de l'expression des gènes, et le protéome, en particulier la fonction enzymatique ». Ils admettent également que les études qu'ils étudient ne correspondent pas nécessairement précisément en termes de techniques utilisées ou de montages expérimentaux pour évaluer les relations des métabolites secondaires avec la ploïdie. Des travaux supplémentaires sont donc nécessaires, mais cette étude souligne que si les duplications du génome entier peuvent être largement associées à une complexité développementale accrue, cela ne s'applique pas nécessairement à tous les traits des plantes.
Image de couverture : Nevena Morel/Wikimedia Commons
