Comment les fruits ou les fleurs produisent une coloration particulière ou un motif de couleur est une question qui a souvent des réponses complexes. Cela peut aussi sembler être une question relativement triviale. Mais ne vous y trompez pas – Barbara McClintock a remporté le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1983 pour avoir découvert des transposons tout en travaillant sur les raisons pour lesquelles les grains de maïs ont souvent des motifs de couleurs en mosaïque. Ainsi, ces questions « triviales » peuvent en réalité nous en dire beaucoup sur les mécanismes sous-jacents fondamentaux de la biologie.
Semblable aux grains de maïs en mosaïque, Green-Stripe (également connu sous le nom de Green Zebra) est un trait naturel des tomates utilisées pour produire des cultivars de tomates avec une panachure de couleur de fruit frappante. Ce motif de couleur est non seulement attrayant pour les producteurs de tomates et le public acheteur, mais on pense également qu'il est plus attrayant pour les oiseaux disséminateurs de graines. Cependant, la cause de cette coloration chez ces tomates est inconnue. Dans un article récent disponible en libre accès en Nouveau Phytologue, Genzhong Liu et ses collègues de Chine étudier la base génétique de la panachure de couleur des tomates Green-Stripe.
À l'aide d'une série complexe d'expériences génétiques, Liu et ses collègues identifient la présence du trait Green-Stripe à un seul locus génétique, qu'ils identifient comme étant un gène appelé TOMATO AGAMOUS-LIKE 1 (TAGL1). TAGL1 code pour un facteur de transcription dont on sait déjà qu'il est impliqué dans le développement des fruits de la tomate, mais son implication dans le trait Green-Stripe est une nouvelle découverte. Étonnamment, les plants de tomates avec ou sans le trait Green-Stripe ne montrent aucune différence dans la séquence codante du gène TAGL1 ou de ses régions régulatrices immédiatement environnantes.
Les auteurs émettent donc l'hypothèse que les différences entre les plantes avec ou sans le trait Green-Stripe peuvent être dues à une différence épigénétique (une modification héréditaire réversible de l'ADN) dans le gène TAGL1 ou ses régions adjacentes. Le trait Green-Stripe consiste en une coloration inégale des fruits basée sur des rayures vertes et des rayures vert clair. Liu et ses collègues constatent que la modification épigénétique de la séquence en amont du gène TAGL1 est plus importante dans les zones à rayures vertes que dans les zones à rayures vert clair. Les auteurs montrent ensuite qu'une modification épigénétique accrue en amont de TAGL1 régule à la baisse son expression dans les zones à rayures vertes du fruit par rapport aux zones à rayures vert clair.
Afin d'identifier comment l'expression différentielle de TAGL1 dans les fruits peut entraîner une panachure de couleur, Liu et ses collègues étudient quels autres types de gènes peuvent également être exprimés de manière différentielle dans des modèles similaires. Ils constatent qu'environ 90 gènes impliqués dans le développement des chloroplastes sont régulés positivement dans les zones à rayures vertes par rapport aux zones vert clair. D'autres travaux relient directement l'action de TAGL1 à la régulation négative de certains de ces gènes de développement des chloroplastes. Ainsi, dans les zones à rayures vertes, la faible expression de TAGL1 due à la modification épigénétique permet l'expression des gènes de développement des chloroplastes, entraînant la pigmentation verte si caractéristique de la chlorophylle. Dans les zones à rayures vert clair, l'expression de TAGL1 est plus élevée en raison d'une modification épigénétique réduite, qui agit pour diminuer l'expression des gènes de développement des chloroplastes et produit une couleur verte plus claire.
Liu et ses collègues fournissent un bel exemple de liaison d'un trait de plante reconnaissable par une grande variété de personnes à un événement distinct et au niveau de l'ADN, et donnent une idée de ce qui se passe entre les deux. L'héritabilité des traits des plantes est connue comme un principe depuis l'époque de Gregor Mendel, mais la connaissance détaillée des différentes manières dont cela se produit est beaucoup plus récente pour nous, soutenue par la large disponibilité des techniques génétiques et moléculaires. Puisse-t-il continuer longtemps !
