Le 5 mai 2011 est paru dans la revue internationale « Science » un article présentant le séquençage et l’annotation du génome de la plante Selaginella moellendorffii (spikemoss). Ce travail dirigé par le Professeur Jody Banks de l’Université de Purdue (USA) a réuni près de 100 scientifiques de 64 Laboratoires (11 pays), dont le Professeur Daniel Wipf, de l’UMR Plante-Microbe-Environnement (INRA 1088/CNRS 5184/Université de Bourgogne) de Dijon.

Banks JA, et al. The Selaginella Genome Identifies Genetic Changes Associated with the Evolution of Vascular Plants. Science. 2011 May 5.

Le génome de Selaginella est le premier génome séquencé pour une plante vasculaire dont la reproduction sexuée ne passe pas par la formation de graines.
Le genre Selaginella appartient aux Lycophytes qui sont les plus anciennes plantes vasculaires (présence de vaisseaux qui assurent la circulation de la sève) vivantes sur terre. Elles ont la particularité de ne présenter qu’une simple nervure conduisant la sève à travers leurs feuilles alors que les plantes plus récentes présentent un système vasculaire plus complexe à ce niveau. Seules trois familles regroupant environ 1000 espèces de Lycophytes existent encore. Le genre Selaginella est présent sur terre depuis plus de 200 millions d’années et ses représentants sont « des survivants » qui ont une très longue histoire mais qui en même temps ont peu changé au cours du temps. Le génome de Selaginella avec environ 22,300 gènes est relativement petit. Le consortium de chercheurs a d’ores et déjà découvert que Selaginella est la seule plante connue à ne pas avoir subi un événement de polyploïdie ( création de un ou plusieurs lot(s) supplémentaire(s) de chromosomes) au cours de son évolution.
Des gènes connus pour contrôler des événements tels que la floraison ou encore les changements de phase entre l’état juvénile et adulte chez d’autres plantes sont absents chez Selaginella, suggérant que chez cette plante, ces phénomènes s’effectuent par des voies inconnues à ce jour.
En comparant le génome de Selaginella avec ceux déjà séquencés chez d’autres plantes, le consortium de chercheurs a pu identifier des gènes caractéristiques des plantes vasculaires et des plantes à fleurs, qui ont vraisemblablement joué un rôle important lors de l’évolution précoce de ces types de plantes. Beaucoup de ces gènes présents uniquement chez les plantes à fleurs ont encore des fonctions inconnues mais il est vraisemblable qu’ils puissent jouer un rôle important dans la formation des fruits et des graines, importants en agriculture. Il est aussi à noter que Selaginella utilise des gènes différents de ceux d’autres plantes telles qu’Arabidopsis thaliana pour contrôler la synthèse de métabolites secondaires, ce qui ouvre de nombreuses perspectives dans la quête de nouvelles molécules d’intérêt pharmaceutiques.

Les informations importantes issues du séquençage du génome vont maintenant être utilisées par la communauté scientifique pour acquérir encore plus d’informations. Il sera notamment possible de mieux comprendre certaines caractéristiques de cette plante, de comprendre comment d’autres plantes sont liées avec Selaginella en termes d’évolution et comment cette plante a évolué avec son environnement. La comparaison avec le génome de plantes « plus évoluées » telles que Medicago truncatula (plante modèle pour l’étude des interactions entre plantes et microorganismes) permettra notamment d’analyser les gènes essentiels à la formation de la symbiose mycorhizienne qui existe sur Terre depuis plus de 450 millions d’années, et dont l’utilisation est un des enjeux forts de l’agriculture de demain.

Des travaux menés à l’uB, soutenus par le Conseil Régional de Bourgogne

Le génome a été séquencé par The Joint Genome Institute. Les recherches des équipes impliquées ont été financièrement soutenues par différentes institutions telles que la National Science Foundation et the National Institute of Health aux Etats-Unis. Les travaux menés par l’UMR Plante-Microbe-Environnement ont été soutenus par le Conseil Régional de Bourgogne