Rencontres du Végétal

Contexte
Rosa gallica L., est une espèce polyploïde d'importance horticole et patrimoniale majeure. Bien qu'elle soit l'une des roses les plus anciennement cultivées en Europe, ses origines hybrides, ses niveaux de ploïdie et les mécanismes à l'origine de sa polyploïdie restent largement méconnus. Le genre Rosa est caractérisé par une phylogénie complexe, façonnée par de nombreux événements d'hybridation et de polyploïdisation répétés au cours de l'évolution. Cette complexité, combinée à la diversité des sections impliquées dans l'histoire évolutive de R. gallica, rend l'utilisation d'un génome de référence unique inadaptée et justifie le développement d'approches phylogénomiques entièrement de novo.
Objectifs
Ce projet a pour objectif principal de reconstruire l'origine phylogénomique de Rosa gallica en identifiant les espèces ancestrales donatrices de sous-génomes. Il vise également à caractériser les modes de transmission de la polyploïdie au sein de l'espèce. Parallèlement, le projet implique le développement d'un pipeline bioinformatique adapté au phasage de copies homéologues à partir de données d'amplicon-sequencing, sans recours à un génome de référence.
Démarche et méthodes
L'étude repose sur un panel de 92 individus représentatifs de la diversité du genre Rosa, incluant des espèces diploïdes, tétraploïdes et hexaploïdes issues de plusieurs sections. Ces individus ont été séquencés par amplicon-sequencing ciblant des loci nucléaires à copie unique (SCOtag), sélectionnés pour leur pouvoir informatif phylogénétique. Un pipeline bioinformatique dédié a été développé pour traiter ces données : il assure le clustering des variants intra-locus, l'extraction des signatures homéologues par alignement multiple, et la réassignation des lectures séquencées aux copies biologiques identifiées. Les copies ainsi phasées sont utilisées pour reconstruire des arbres de gènes indépendants par locus, qui sont ensuite intégrés dans une analyse phylogénomique par approche coalescente (ASTRAL). L'identification du parent maternel de R. gallica est abordée par analyse du plastosome, et des analyses d'introgression sont envisagées pour détecter d'éventuels flux de gènes entre lignées.
Résultats obtenus ou attendus
Le pipeline bioinformatique a été développé, testé et validé sur données réelles, et déployé sur l'ensemble du panel en environnement de calcul haute performance. Les analyses phylogénomiques sont actuellement en cours. Les résultats attendus portent sur l'identification des espèces ancestrales ayant contribué aux sous-génomes de R. gallica, la caractérisation des voies évolutives à l'origine de sa polyploïdie, et la mise en évidence d'éventuels événements d'introgression ayant marqué son histoire.
Perspectives
À terme, ces travaux fourniront un cadre phylogénomique de référence pour Rosa gallica et contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes de polyploïdisation dans le genre Rosa. La méthodologie développée, entièrement indépendante d'un génome de référence, est conçue pour être transférable à d'autres complexes polyploïdes pour lesquels les ressources génomiques restent limitées. Ces résultats pourront également informer les stratégies de conservation et d'amélioration génétique de cette espèce à fort patrimoine culturel.

Debray. et al. (2022). Unveiling the Patterns of Reticulated Evolutionary Processes with Phylogenomics: Hybridization and Polyploidy in the Genus Rosa. Systematic Biology, 71(3):547–560. https://doi.org/10.1093/sysbio/syab064

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Katoh & Standley (2013). MAFFT Multiple Sequence Alignment Software
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https://doi.org/10.1093/molbev/mst010