Perspectives pour une avoine résistante au climat
La diversité génétique de l'avoine décryptée
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L'avoine est une culture importante qui présente de nombreux avantages pour la santé et diverses applications. Des chercheurs de l'Université technique de Munich (TUM), du Helmholtz Munich et de l'Institut Leibniz de génétique végétale et de recherche sur les plantes cultivées (IPK) ont décodé le pan-génome de 33 lignées d'avoine, cartographiant ainsi l'ensemble de leur diversité génétique. Cette vue d'ensemble permet de sélectionner des plantes plus résistantes et plus productives, car l'avoine est elle aussi confrontée aux pressions croissantes du changement climatique.
Comme de nombreuses cultures, les variétés d'avoine que nous cultivons aujourd'hui sont confrontées à de nouveaux défis : elles ne sont pas adaptées à l'augmentation des températures moyennes, à la sécheresse croissante et aux maladies végétales émergentes. Pour sélectionner des variétés capables de s'adapter à des conditions qui évoluent rapidement, il est de plus en plus important d'avoir une connaissance détaillée de leur génétique.
Des chercheurs de la TUM, du Helmholtz Munich et de l'Institut Leibniz de génétique végétale et de recherche sur les plantes cultivées (IPK), en collaboration avec des partenaires internationaux, ont maintenant décodé le pan-génome de 33 lignées d'avoine. Un pan-génome représente la diversité génétique totale des lignées étudiées ; il comprend non seulement les gènes présents dans toutes les plantes, mais aussi ceux qui ne sont présents que dans certaines d'entre elles. Les résultats de l'équipe ont été publiés dans la revue Nature.
Comprendre et utiliser la diversité génétique
L'équipe a séquencé et analysé les génomes de lignées d'avoine originaires de nombreuses régions du monde. Selon les chercheurs, le pan-génome capture ainsi une grande partie de la diversité génétique mondiale de l'avoine. "Nos résultats jettent les bases qui nous aideront à identifier les gènes importants pour le rendement, l'adaptation au climat et la santé des plantes", déclare Nadia Kamal, professeur de biologie végétale computationnelle à la TUM et coauteur de l'étude.
Les chercheurs ont examiné 26 variétés cultivées, y compris des variétés traditionnelles et d'anciennes lignées de sélection, ainsi que plusieurs lignées sauvages. Il était essentiel d'inclure les variétés traditionnelles et les lignées sauvages, car la sélection moderne s'est principalement concentrée sur le rendement, parfois au détriment d'autres caractéristiques qui pourraient s'avérer avantageuses à l'avenir. Ces caractéristiques peuvent avoir persisté dans le matériel génétique plus ancien et sauvage, rendant ainsi les plantes plus tolérantes à la sécheresse ou aux maladies.
Un répertoire de l'activité des gènes
L'équipe du professeur Kamal a étudié l'activité de milliers de gènes dans différents tissus et lignées d'avoine, révélant ainsi la remarquable capacité d'adaptation et de résilience de l'avoine. Les différences dans les schémas d'expression des gènes reflètent souvent les origines géographiques des lignées, ce qui indique que les populations d'avoine se sont adaptées à des environnements distincts grâce à une régulation génétique fine. Sur cette base, les chercheurs ont créé un pan-transcriptome pour 23 des lignées incluses dans le pan-génome, ce qui constitue en fait un répertoire de l'activité des gènes. "La combinaison du pangénome et du pantranscriptome ouvre de nouvelles perspectives pour la sélection de lignées d'avoine à haut rendement et adaptées à différentes conditions climatiques", explique Manuel Spannagl du Helmholtz Munich, coauteur de l'étude.
"Bien que l'avoine représente une plus petite part du marché que le blé, le riz ou le maïs, il est important de ne pas la négliger dans les discussions sur les céréales résistantes au climat", ajoute M. Kamal. "Un large éventail d'aliments est bénéfique pour notre santé et permet également de se prémunir contre d'éventuelles mauvaises récoltes dans d'autres espèces.
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