Analyse détaillée du génome de Sideroxylon spinosum : une approche hybride

L’étude du génome de Sideroxylon spinosum, également connu sous le nom d’arganier, implique des techniques avancées de séquençage et d’assemblage. Ce processus permet de comprendre la structure génomique de cette plante emblématique, essentielle à l’écosystème marocain.

Méthodologie de collecte et de séquençage des échantillons

Des échantillons de feuilles de Sideroxylon spinosum ont été prélevés à la frontière nord de la réserve de biosphère de l’UNESCO, l’Arganeraie. La méthode de séquençage hybride utilisée combine le séquençage à lecture longue PacBio avec des données de conformation de chromatine Hi-C. L’ADN génomique a été extrait des feuilles à l’aide d’un protocole CTAB modifié.

Pour le séquençage Hi-C, les noyaux ont été isolés par centrifugation sur gradient de sucrose/Percoll, permettant une capture précise des interactions chromosomiques tridimensionnelles. Ce séquençage a été effectué à l’aide d’un système Illumina NovaSeq 6000, offrant ainsi une vue d’ensemble de l’architecture génomique de l’espèce.

Assemblage du génome

L’assemblage du génome de S. spinosum repose sur l’intégration de données de séquençage PacBio et Hi-C, permettant d’établir un lien physique entre les différents morceaux d’ADN. Grâce à une couverture séquentielle élevée, il a été possible de monter de manière indépendante les deux génomes parentaux, chacun composé de 11 chromosomes.

Les lectures HiFi obtenues ont été nettoyées puis assemblées en haplotigs phasés. L’analyse K-mer a révélé un taux d’erreur faible et une grande homogénéité entre les haplotigs, assurant ainsi un assemblage de haute qualité.

Inversion sur le chromosome 2

Une analyse approfondie a été réalisée concernant une inversion identifiée sur le chromosome 2. Les limites de cette inversion ont été déterminées grâce à un alignement pair par paire des haplotypes. L’analyse de la couverture des lectures a montré un pic de profondeur nulle au début de l’inversion, ce qui indique l’absence de lectures mappées.

Ce constat a été confirmé par l’utilisation d’outils visuels, révélant des lectures qui se chevauchent à l’extrémité de l’inversion. Bien que la taille exacte de cette inversion demeure incertaine, elle indique une variante structurelle significative au sein de l’assemblage génomique.

Comparaison et syntenie entre les haplotigs

La comparaison entre les deux haplotigs et un assemblage génomique publié auparavant a mis en évidence une forte syntenie, à l’exception de quelques inversions. Cela suggère une préservation des structures génomiques malgré des réarrangements et des inversions chromosomiques.

L’utilisation de l’outil Chromsyn a permis d’évaluer la syntenie, et a montré une absence de syntenie dans les régions centromériques, probablement en raison de différences dans le contenu en éléments transposables.

Répétitions et annotation du génome

Les éléments répétés, y compris les éléments transposables, ont été prédits en utilisant RepeatModeler et RepeatMasker. Il a été constaté que 60,86 % de l’haplotig 1 et 60,78 % de l’haplotig 2 étaient constitués de régions répétées.

L’annotation génomique a été réalisée avec BRAKER3, intégrant des données protéomiques et RNA-seq. Cette approche a abouti à l’identification de plus de 28 000 gènes potentiels dans chaque haplotig. L’analyse fonctionnelle a révélé une densité insuffisante de gènes et une expansion des éléments répétitifs dans les régions centromériques.

Assemblage du génome chloroplastique

Un assemblage distinct du génome chloroplastique a également été effectué. En utilisant des lectures de haute fidélité, le génome chloroplastique a été reconstitué et annoté avec des outils spécialisés, révélant une structure circulaire avec 131 caractéristiques annotées. La colinéarité entre le génome assemblé et les séquences de référence précédemment publiées a été confirmée.

Conclusion : un avancement dans la connaissance du génome d’un symbole marocain

L’étude du génome de Sideroxylon spinosum a permis d’apporter des éclairages précieux sur la structure et la fonction des gènes de cette espèce emblématique. Cette recherche ouvre la voie à d’autres travaux sur les génomes d’espèces végétales, renforçant ainsi notre compréhension de leur biologie et de leur conservation.

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