Les cultivars de canne à sucre (Saccharum spp.) ont probablement le génome le plus complexe parmi les plantes cultivées. Ils dérivent tous de quelques événements d'hybridation interspécifiques effectués il y a un siècle entre deux espèces polyploïdes, l'espèce sucrière S. officinarum (2n = 8x = 80, x = 10) et l'espèce sauvage S. spontaneum (2n = 5x = 40 to 16x = 128 et aneuploïde; x = 8), suivi d'un rétrocroisement avec S. officinarum. Les cultivars résultants sont hautement polyploïdes (2n ~ 12x ~ 120, ~ 10Gb), très hétérozygotes et aneuploïdes, ce qui rend très difficile un assemblage de l'ensemble du génome.

Nous avons développé une stratégie basée sur la conservation globale de la synténie et de la colinéarité entre la canne à sucre et le sorgho. La technologie « Whole Genome Profining » a été appliquée à 20 736 clones de BAC de canne à sucre, produisant 455 656 marqueurs de séquence uniques qui ont permis l'ancrage de 11 732 BAC sur la partie riche en gènes du génome du sorgho. Un ensemble de 4 688 clones BAC de canne à sucre couvrant le génome du sorgho a été sélectionné, séquencé et assemblé en 10 pseudomolécules représentant une séquence référence de 382 Mo de haute qualité. Un total de 25 316 modèles de gènes codant pour les protéines ont été prédits, dont 17% ne présentent pas de colinéarité avec leurs orthologues du sorgho. Nous avons montré que les deux espèces, S. officinarum et S. spontaneum, impliquées dans les cultivars modernes diffèrent par leur contenu en éléments transposables expliquant leur taille de génome de base distincte. Une carte génétique basée sur des marqueurs SNP a été construite et a révélé quelques grands réarrangements chromosomiques entre S. officinarum et S. spontaneum, expliquant leurs nombres de chromosomes de base distincts tout en suggérant également que la polyploïdisation s'est produite dans les deux lignées après leur divergence.

Cette séquence de référence de canne à sucre représente une ressource essentielle pour explorer la variation allélique hom(oe)ologue et effectuer des études génétiques et génomiques des cultivars et du germplasm Saccharum.

Le séquençage BAC a été réalisé grâce à des collaborations internationales impliquant DOE-JGI, CSIRO, SASRI, QAAFI et USP et avec le soutien financier de l'ICSB (International Consortium for Sugarcane Biotechnology).

• Garsmeur et al., 2018. A mosaic monoploid reference sequence for the highly complex genome of sugarcane. Nature Communications. doi:10.1038/s41467-018-05051-5.