Le code génétique complexe de la canne à sucre décrypté

Résultats & impact 27 mars 2024
La séquence complète du génome de la canne à sucre vient d’être dévoilée. Les résultats du séquençage de cette plante, à l’origine de 80 % de la production mondiale de sucre, sont parus dans Nature le 27 mars. Ce travail de 5 années est le fruit d’une collaboration internationale entre le Cirad (France), le Joint Genome Institute (JGI) (États-Unis) et le CSIRO et QAAFI (Australie).

© R. Carayol, Cirad

Après le riz, le sorgho, le maïs, le bananier, le blé,… la canne à sucre a désormais aussi sa séquence de référence. C’était la dernière grande culture dont le génome n’était pas encore décrypté. Et pour cause, c’est aussi le plus complexe: chaque chromosome est présent en moyenne en 12 copies avec un total de 114 chromosomes ! Un travail colossal, qui a mobilisé un des plus grands centres de séquençage au monde, le Joint Genome Institute aux Etats-Unis, et une équipe de 35 scientifiques de 4 pays dont le Cirad qui a été fortement impliqué dans la stratégie de décodage et l’analyse de ce génome inédit.

Les 8,7 milliards de paires de bases décodées sont une représentation complète du génome de la canne à sucre. C’est 20 fois plus que le génome de référence du riz et 3 fois plus que le génome humain.
Angélique d'Hont
généticienne au Cirad, dernière autrice de la publication

« Il s'agit de la séquence génomique la plus complexe que nous ayons réalisée jusqu'à présent », poursuit Jeremy Schmutz, responsable du programme sur les plantes au JGI.

C’est le cultivar R570, un cultivar moderne typique dérivé de l'hybridation entre les espèces domestiquées (Saccharum officinarum) et sauvages (Saccharum spontaneum), qui est l’heureux élu pour cette séquence de référence. Ce cultivar, obtenu et développé à la Réunion dans les années 80 par le CERF, aujourd’hui eRcane, est actuellement cultivé à Maurice, dans divers pays d’Afrique et aux Antilles françaises.

« C’est sur ce cultivar que nous avions initié le séquençage et assemblé la 1ère séquence d’un jeu complet de chromosomes en 2018, mais ce n’était seulement qu’une première étape », explique Olivier Garsmeur, deuxième auteur de la publication.

« Cette séquence de référence a permis de conclure un travail du Cirad initié il y a plus 15 ans sur l’identification d’un gène de résistance à la rouille brune. Ce gène confère une résistance durable à cette maladie à de nombreux cultivars de canne à sucre dans le monde », souligne Angélique D’Hont.

Malgré l'efficacité des méthodes traditionnelles de sélection de la canne à sucre pour générer des cultivars adaptés à de nouveaux environnements et pathogènes, les améliorations du rendement en sucre ont récemment atteint un plateau, ce qui questionne les sélectionneurs.

Cette séquence de référence et son éclairage sur l'architecture du génome de la canne va grandement faciliter l’identification des gènes d’intérêts d’agronomiques et ainsi contribuer à accélérer la sélection de variétés plus adaptées aux conditions environnementales futures.

La séquence du génome est disponible en libre accès sur le Sugarcane hub :

https://sugarcane-genome.cirad.fr/

 

Référence

Healey, A.L., Garsmeur, O., Lovell, J.T. et al. The complex polyploid genome architecture of sugarcane. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07231-4

 

La canne à sucre, une herbe géante gorgée de sucre

La canne à sucre est originaire de Papouasie-Nouvelle-Guinée. C’est une plante de la famille des graminées. Elle appartient au genre botanique Saccharum, qui comprend trois espèces sucrées ― S. officinarum, dite « canne noble », S. sinense et S. barberi ― et trois espèces non sucrées ― S. robustum, S. spontaneum et S. edule. À partir de 1880, les agronomes ont commencé à créer des hybrides entre la canne noble et les autres espèces. Les variétés modernes sont toutes issues de ces croisements.
La canne à sucre, la culture la plus récoltée au monde en termes de tonnage, reste actuellement responsable de 80 % de la production mondiale de sucre. C’est la plante qui fournit le plus de biomasse au monde ! 

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