Durum wheat appears in the archaeological record, very sporadically, ~7000 years before present, but becomes the dominant tetraploid wheat in the Levant and in the Mediterranean basin ~2500 years ago. Here, we discuss the archeological insights on durum wheat evolution and we focus on the analysis of the genomic changes that are correlated with the process of domestication and evolution of modern durum by comparing four genetic groups: wild emmer, domestic emmer, durum landraces and modern durum varieties. Changes in gene expression and copy number variation of genes and transposons were analyzed in the genetic groups. Genes were clustered based on their pattern of change during Durum evolution, e.g. gradual increase, or decrease, or increase at the onset of domestication and plateauing later on. There were not many genes that changed >2 fold in copy number. However, interestingly, the copy number of transposons increased with domestication, possibly reflecting the genomic plasticity that was required for adaptation under cultivation. Extensive changes in gene expression were seen in developing grains. For example, there was an enrichment for certain functions: genes involved in vesicle trafficking in the endosperm showed a gradual increase in expression during durum evolution and genes related to germination and germination inhibition increased in expression in the embryo, in the more recent stages of durum evolution. The approach described here enables better understanding of the genetic events that shaped modern wheat and identifies genes that can be used for crop improvement.

Le blé dur a fait son apparition dans les archives archéologiques, très sporadiquement, il y a environ 7000 ans, mais il est devenu le blé tétraploïde prépondérant au Levant et dans le bassin méditerranéen il y a environ 2500 ans. Nous allons parcourir ici les connaissances archéologiques sur l’évolution du blé dur et focaliser l’attention sur l’analyse des changements génomiques liés au processus de domestication et d’évolution du blé dur moderne, en comparant quatre groupes génétiques : amidonnier sauvage, amidonnier domestique, variétés locales et variétés modernes de blé dur. Les changements de l’expression génique et la variation du nombre de copies de gènes et de transposons ont été analysés dans les groupes génétiques. Les gènes ont été regroupés en fonction de leur profil de changement au cours de l’évolution du blé dur, par exemple, augmentation ou bien réduction progressive, ou augmentation au début de la domestication et plafonnement successif. On n’a pas trouvé beaucoup de gènes montrant une variation du nombre de copies >2 fois. Cependant, il est intéressant de noter que le nombre de copies de transposons a augmenté au fur et à mesure de la domestication, ce qui indiquerait une certaine plasticité génomique nécessaire pour l’adaptation au système de culture. Des changements importants dans l’expression des gènes ont été observés au niveau des grains en développement. Par exemple, le renforcement de certaines fonctions : l’expression des gènes impliqués dans le transport vésiculaire de l’endosperme a augmenté progressivement au fil de l’évolution du blé dur et l’expression des gènes liés à la germination et à l’inhibition de la germination a augmenté au niveau de l’embryon dans les stades les plus récents de l’évolution. L’approche décrite permet de mieux appréhender les événements génétiques qui ont façonné le blé moderne et d’identifier les gènes utilisables en vue de l’amélioration de la culture.