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Du blé plus résistant aux stress climatiques: le projet français Breedwheat avance ses pions!

Ces recherches portant sur « de nouvelles variétés pour une agriculture durable » face au changement climatique a récemment présenté son bilan après 9 ans de travaux. De nouvelles perspectives sont ouvertes, notamment grâce à l’identification de zones du génome impliquées dans la tolérance

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En France comme dans les grands pays producteurs européens, les rendements en grain et la production de blé stagnent depuis la fin des années 1990. Le changement climatique (chaleur, sécheresse) en est la cause principale. Le progrès génétique généré par le travail des sélectionneurs a permis tout au mieux de compenser ses effets négatifs.

Doté de 34 millions €, le projet baptisé Breedwheat – 28 partenaires publics et privés, dont l’Institut national de recherche agronomique Inrae, l’institut du végétal Arvalis et plusieurs obtenteurs – a eu pour ambition dès 2011 de soutenir la compétitivité de la filière française du blé en répondant aux enjeux de la société pour une production durable et de qualité.

Décrypter le génome du blé

Le blé est longtemps resté la dernière céréale majeure pour laquelle aucune séquence génétique de référence n’était disponible parce qu’il possède l’un des génomes les plus grands et les plus complexes du règne végétal. Le projet BreedWheat a contribué à obtenir une séquence de référence du blé tendre.

Au-delà de la prouesse technologique, cette séquence constitue un formidable outil pour mieux comprendre le fonctionnement du blé. L’information est encodée dans les quelque 107.000 gènes répartis sur 21 chromosomes et dont l’expression régit le développement de la céréale et sa réponse à son environnement. La séquence permet également de développer de puissants outils pour l’amélioration variétale.

Des centaines de variétés ont été comparées au champ pour évaluer leur résistance aux maladies et leur tolérance à la sécheresse ou à une carence en azote.
Des centaines de variétés ont été comparées au champ pour évaluer leur résistance aux maladies et leur tolérance à la sécheresse ou à une carence en azote. - M. de N

Ainsi, deux puces de génotypage ont été développées dans le cadre du projet BreedWheat. La première permet de conduire des analyses à très haute résolution dans 96 lignées simultanément. La seconde permet un débit beaucoup plus important à moindre coût, dans 384 lignées simultanément.

Diversité génétique

La variabilité génétique est la base des programmes de sélection. Un panel de 4.600 accessions (variétés ou lignées anciennes et modernes) de blé tendre a été sélectionné parmi les 12.000 accessions hébergées par le Centre de ressources biologiques des céréales à paille à Clermont-Ferrand pour représenter la diversité existante dans 108 pays au monde.

Ce panel a été caractérisé au champ pour plusieurs critères agronomiques, puis génotypé, ce qui a permis de montrer que la structure génétique des variétés de pays peut être expliquée par les anciennes routes de migration humaine. L’apparition récente d’une nouvelle variabilité pourrait être la signature d’introgressions (introduction par croisement) d’espèces apparentées après 1960.

Un groupe de 450 variétés dédié à la recherche des déterminismes génétiques de caractères agronomiques majeurs a été extrait du panel des 4.600 accessions. Ces 450 variétés ont été évaluées au champ pour leur résistance aux maladies et leur tolérance à la sécheresse ou à une carence en azote.

S’adapter à l’environnement

L’adaptation d’une plante à son environnement fait appel à de nombreux processus complexes. Ainsi un modèle écophysiologique, capable de simuler le fonctionnement du blé après sa floraison, a été développé. Il tient compte de la photosynthèse, de l’absorption d’azote, de la transpiration et du métabolisme du carbone et de l’azote.

À une échelle plus fine, une plateforme informatique a été développée pour la construction et l’analyse de réseaux d’interaction des gènes. Grâce aux méthodes statistiques utilisées, plusieurs protéines impliquées dans la régulation de la synthèse des protéines de réserve du grain ont été identifiées.

Enfin, la tolérance à une carence en azote, à la sécheresse et aux maladies de 220 variétés a été évaluée au champ pendant trois ans. Ces données ont été analysées pour effectuer des études d’association qui permettent d’identifier les régions du génome impliquées dans la tolérance.

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