Molecular evolution of dimeric alpha-amylase inhibitor genes in wild emmer wheat and its ecological association.

Wang, J.-R., Wei, Y.-M., Long, X.-Y., Yan, Z.-H., Nevo, E., Baum, B.R., et Zheng, Y.-L. (2008). « Molecular evolution of dimeric alpha-amylase inhibitor genes in wild emmer wheat and its ecological association. », BMC Evolutionary Biology, 8:91. doi : 10.1186/1471-2148-8-91

Résumé

Contexte : Les inhibiteurs de l’alpha amylase sont des candidats intéressants pour la lutte contre les bruches, car ces insectes font un usage important de l’amidon comme source d’énergie. Dans la présente étude, nous avons voulu élucider la structure et révéler la diversité des gènes des inhibiteurs dimériques de l’alpha amylase chez l’amidonnier sauvage d’Israël et déterminer la relation entre les gènes de l’amidonnier et les facteurs écologiques à l’aide de marqueurs du polymorphisme de nucléotides simples (PNS). Cette étude avait également un autre objectif : déceler des corrélations entre les PNS chez des gènes encodant des protéines fonctionnelles et l’environnement. Résultats : L’influence des facteurs écologiques sur la structure des gènes d’inhibiteurs dimériques de l’alpha amylase a été déterminée au moyen de marqueurs PNS spécifiques. Au total, 244 gènes d’inhibiteurs dimériques de l’alpha amylase ont été obtenus à partir de 13 obtentions chez 10 populations. Une analyse séquentielle a permis de définir 75 positions polymorphes et 74 haplotypes. Seize des 75 marqueurs PNS ont été utilisés pour détecter des variations de type PNS dans les obtentions d’amidonnier sauvage de différentes populations en Israël. La proportion de loci polymorphes P (5 %), l’hétérozygosité prévue He et l’indice de Shannon chez les 16 populations étaient respectivement 0,887, 0,404 et 0,589. Les loci géniques des populations d’amidonnier sauvage présentaient une grande diversité, et ce, tant à l’intérieur d’une même population qu’entre les diverses populations. Les données des marqueurs PNS ont montré une différentiation nette de la distance génétique dans le cadre des comparaisons par paire chez les 16 populations sur de longues distances géographiques. Les valeurs de P, de He et de l’indice de Shannon étaient négativement corrélées avec trois facteurs d’humidité climatique, alors qu’une analyse des coefficients de corrélation de rang de Spearman a révélé que les mêmes valeurs étaient positivement corrélées avec certains autres facteurs écologiques. Conclusion :Les populations d’amidonnier sauvage présentent une grande diversité sur le plan des inhibiteurs dimériques de l’alpha amylase, et ce tant à l’intérieur d’une même population qu’entre les diverses populations. Nous suggérons que les marqueurs SNP pourraient être utiles pour déterminer la diversité des gènes fonctionnels chez l’amidonnier sauvage. Ces résultats montrent des corrélations significatives entre les SNP chez les gènes encodant les inhibiteurs de l’alpha amylase et les facteurs écologiques qui influent sur la diversité. Les facteurs écologiques, seuls ou en association, expliquent une grande partie des variations dans les SNP, et ces SNP pourraient être classés en plusieurs catégories pouvant servir de prédicteurs écogéographiques. On suggère que les SNP chez les gènes encodant les inhibiteurs de l’alpha amylase ont fait l’objet d’une sélection naturelle, et que des facteurs écologiques ont eu une profonde influence sur la différenciation des gènes à certains loci au cours de l’évolution.