Évolution des gènes dupliqués chez le pommier : Identification et caractérisation de la dominance du sous-génome dans le génome de la pomme

Evolution of duplicated genes in apple

• Auteur / Autrice : Tanguy Lallemand
• Direction : Claudine Landés, Jean-Marc Celton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique, génomique et bio-informatique
• Date : Soutenance le 15/11/2022
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie, Géosciences, Agronomie, Alimentation (Rennes ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Horticulture et Semences (2012-....) - Institut de Recherche en Horticulture et Semences / IRHS
• Jury : Président / Présidente : Didier Peltier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathieu Rousseau, Amandine Cornille, France Denoeud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Boulos Chalhoub, Ingrid Lafontaine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épigénétique

Pommier

Génome

Transcriptome

Génomique

Bioinformatique

Mots clés libres

Duplication complète du génome

Dominance de sous génome

Transcriptomique

Whole Genome Duplication

Bioinformatics

Subgenome dominance

Genomics

Transcriptomics

Epigenetics

Résumé

Un événement de duplication du génome entier (WGD) s’est produit chez l’ancêtre du pommier (Malus domestica). Les événements de WGD ont un impact profond sur les génomes et sont connus pour être des moteurs majeurs de l’évolution. Cette WGD est relativement récente (27 Millions d’années) et fait du pommier un organisme de choix pour étudier le devenir des gènes dupliqués par autopolyploïdisation. Dans cette étude, nous avons examiné l’évolution des fragments chromosomiques dupliqués, sous le prisme d’analyses génomiques, transcriptomiques et épigénétiques. Nous avons identifié 16 779 paires de gènes dupliqués dans le génome du pommier, confirmant le caractère récent de la WGD. Les gènes au sein des paires ohnologues ne semblent pas soumis à des pressions de sélection différentes. Nous avons montré plusieurs déséquilibres dans la proportion de QTLs cartographiés entre fragments chromosomiques dupliqués, et caractérisé divers biais dans le fractionnement du génome, le niveau d’expression des gènes, la couverture en éléments transposables et la méthylation de l’ADN. Nos résultats suggèrent une dominance sous-chromosomique dans cet autopolyploïde, un phénomène proche de la sous dominance génomique décrite jusqu’à présent uniquement chez les allopolyploïdes.

A whole-genome duplication (WGD) event occurred in the ancestor of the apple tree (Malus domestica). WGD events have a profound impact on genomes and are known to be major drivers of evolution. This WGD is relatively recent (27 million years) and makes the apple tree a prime organism to study the fate of genes duplicated by autopolyploidization. In this study, we examined the evolution of duplicated chromosomal fragments through the lens of genomic, transcriptomic, and epigenetic analyses. We identified 16 779 pairs of duplicated genes in the apple genome, confirming the recent nature of WGD. Genes within ohnologous pairs do not appear to be subject to different selection pressures. We showed several imbalances in the proportion of QTLs mapped between duplicated chromosomal fragments, and characterized various biases in genome fractionation, gene expression level, transposable element coverage, and DNA methylation. Our results suggest a subchromosomal dominance in this autopolyploid, a phenomenon close to the genomic subdominance described so far only in allopolyploids.