Au fil des ans, des centaines d'articles ont été publiés décrivant les changements génétiques qui se produisent au cours de l'évolution des plantes et les différences évidentes entre les espèces individuelles. Un nombre tout aussi élevé d'articles ont été publiés sur la définition des espèces, leur séparation et leur dénomination. Beaucoup ont rejoint les discussions sur où et pourquoi de nouvelles espèces se forment - par des barrières reproductives ou la colonisation des îles par exemple. Mais ce n'est que maintenant que nous réalisons qu'il existe une forte composante génétique dans ces événements : la spéciation ne « se produit pas par hasard ».

Nous planifions les questions les plus marquantes de Annals of Botany un an ou plus à l'avance. Mais les sept articles du numéro de septembre Highlight, "Gènes en évolution"Cela s'explique simplement par le fait que ces articles ont tous été soumis à peu près au même moment. Cela montre que le contrôle de la diversité et de la spéciation est un sujet d'actualité brûlant, où des progrès imprévus il y a un an se produisent désormais – et les implications sont vastes, allant des conséquences du changement climatique sur les écosystèmes naturels aux approches de sélection et d'amélioration des cultures.

L'étude de Rieseberg et Blackman (2010) recense pas moins de 41 gènes susceptibles d'entraîner l'isolement reproductif des populations. Fait intéressant, ces gènes sont très diversifiés et incluent ceux ayant des effets prézygotiques et postzygotiques. L'isolement géographique simple n'est pas considéré comme la seule cause répandue de spéciation et d'arrêt des flux génétiques entre populations ; néanmoins, des caractéristiques géographiques, qu'elles soient plus ou moins importantes, conduisent à l'isolement des populations. et al. (2010) sont capables de montrer un exemple où la structure génétique d'une espèce, Banksia hookeriana, ne dépend pas uniquement de la structure d'un paysage, en l'occurrence où la population se situe sur des crêtes de dunes de sable physiquement séparées par des creux inhabitables.

La dispersion occasionnelle de graines sur de longues distances ou le déplacement d'individus d'une population à une autre maintient la connectivité au sein de l'espèce et prévient l'isolement. En revanche, Nomura et al. (2010) donnent un aperçu de la phylogénie et des implications de la diversité de l'habitat. Farfugium (Asteraceae) est un groupe monophylétique associé à un large éventail d'habitats, y compris le sous-étage forestier (sciophytes), les rochers côtiers (héliophytes) et les lits de rivières (rhéophytes) dans un archipel d'Asie de l'Est. Ils concluent que l'isolement sur les îles et les événements d'adaptation parallèles ultérieurs ont suivi la migration sur les ponts terrestres du Quaternaire le long de l'aire de répartition. La variation non informative de la séquence d'ADN associée à des morphologies très divergentes suggère que la diversification adaptative a été rapide.

Les quatre autres articles tirent des conclusions liées à la diversification et à la sélection génétiques observées chez les plantes cultivées. La vallée de Tehuacán au Mexique offre un «laboratoire naturel» remarquable pour l'étude des effets de la sélection humaine sur les plantes, car il existe bien plus de 100 espèces de plantes indigènes où la sélection artificielle est pratiquée et ces populations sylvicoles et cultivées coexistent avec des populations sauvages. Parra et al. (2010) étudient le cactus Stenocereus puinosus et constatent que malgré la sélection de fruits plus gros et plus sucrés, il existe des niveaux élevés de flux de gènes qui ont favorisé la divergence morphologique et une structure génétique modérée entre les populations sauvages et gérées, tout en conservant la diversité génétique. Par conséquent, malgré une forte sélection, il n'y a pas de goulot d'étranglement génétique évident qui pourrait limiter les sélectionneurs du fruit à l'avenir, contrairement à ce que l'on observe chez de nombreuses autres espèces domestiquées.

Comme indiqué ci-dessus, l'hybridation ou la polyploïdie - spéciation par duplication du génome entier - peut conduire à de nouvelles espèces isolées sur le plan reproductif en un seul événement. Des preuves d'événements de polyploïdie évolutivement récents sont observées dans la moitié de toutes les plantes et contribuent de manière significative à la biodiversité végétale. Shi et al. (2010) examinent les événements anciens, ou paléopolyploïdie, qui peuvent être déduits des données génomiques et de leur analyse des génomes nucléaires du kiwi (Actinidies) et les Ericales associées montrent des preuves d'au moins deux événements de paléopolyploïdie. Leurs résultats fournissent la preuve que les méthodes de famille de gènes sont capables de découvrir de manière fiable d'anciens événements de spéciation polyploïde.

Soja, Glycinemax, est une culture tétraploïde importante, mais il y a encore des lacunes dans son histoire de domestication. Guo et al. (2010) réalisent une étude approfondie de la diversité du soja de son centre d'origine de Chine du Sud à l'aide de marqueurs moléculaires, et proposent une origine unique avec un goulot d'étranglement génétique modérément sévère lors de la domestication. Le soja sauvage de cette région possède un pool génétique inexploité et précieux pour la sélection future, mais, contrairement à la situation dans Sténocereus, il faudra une étude approfondie et un croisement approfondi avec sélection pour introduire cette diversité dans le pool de matériel génétique disponible pour les sélectionneurs de plantes.

Le dernier article du Point culminant présente un exemple important de la manière dont la diversité d'une espèce sauvage peut être utilisée dans l'une des trois cultures céréalières les plus importantes au monde. Riz, Oryza sativa, nécessite une fertilisation pour produire des graines, mais les températures rencontrées par temps chaud (plus de 32–36 ° C) induisent la stérilité. Considérant que de telles températures sont rarement atteintes au petit matin, Ishimaru et al. (2010) ont introgressé un trait de floraison matinale (EMF) du riz sauvage, O.officinale, où l'anthèse se produit peu après le lever du soleil. Bien que l'effet de la température sur la stérilité elle-même soit similaire chez les deux espèces de riz, l'évitement des températures élevées de quelques heures causée par le trait de floraison tôt le matin conduit à une fertilité significativement accrue dans la lignée avec introgression du trait EMF.

Ensemble, ces sept articles ajoutent considérablement à notre compréhension de la génétique dans un vaste contexte évolutif. Les résultats sont importants pour les espèces sauvages, avec des implications pour des écosystèmes entiers, et en effet les espèces utilisées comme exemples dans ces articles sont celles des systèmes côtiers, insulaires et dunaires qui sont particulièrement menacés par les changements, y compris le « développement » urbain, les modifications du niveau de la mer , la fréquence des tempêtes et la température. Les articles sur les cultures montrent comment la connaissance des mécanismes de l'évolution et des gènes associés peut avoir un impact sur notre exploitation de la biodiversité dans les cultures et leurs parents sauvages