Vent d'Autan

Une nouvelle étude donne un aperçu du contrôle physiologique et génétique de la transpiration chez la féverole et des opportunités de sélection assistée par marqueurs pour améliorer ses performances dans des environnements limités en eau.

Environ un tiers des terres arables du monde sont soumises à une pénurie d’eau, et avec le changement climatique qui étend cette zone, les agriculteurs ont besoin de cultures plus adaptées à la sécheresse. Mandour et ses collègues ont rapproché les agriculteurs des féveroles résistantes à la sécheresse en identifiant des marqueurs génétiques associés à l’efficacité de l’utilisation de l’eau dans des expériences publiées dans Annales de botanique.

La féverole est une légumineuse hautement adaptable, productive et nutritive avec une longue tradition de culture de l’ancien monde. Deux variétés de fèves connues pour avoir une efficacité d’utilisation de l’eau relativement élevée ont été utilisées pour créer une population de lignées consanguines recombinantes (RIL). Les RIL sont des plantes génétiquement très similaires développées en croisant deux parents consanguins, puis en autofécondant la descendance sur des générations successives pour créer des lignées génétiquement distinctes dans un contexte génétique similaire. Ce schéma de sélection aboutit à des plantes étroitement apparentées qui peuvent être exploitées expérimentalement pour identifier les gènes contribuant à des traits génétiques complexes.

Dans ce cas, les botanistes ont identifié des gènes associés au taux de transpiration de l’eau. La transpiration est la quantité d’eau absorbée par les racines d’une plante qui s’évapore ensuite de ses feuilles. Les plantes régulent la transpiration en ouvrant et en fermant des pores microscopiques appelés stomates qui se trouvent à la surface des feuilles. L’eau perdue par les feuilles doit constamment être remplacée par l’eau du sol, ce qui suscite un intérêt pour l’amélioration des taux de transpiration dans le cadre de programmes de sélection résistant à la sécheresse.

En utilisant la stratégie RIL, Mandour et ses collègues ont identifié des gènes associés à la transpiration qui pourraient s’avérer utiles pour la conservation de l’eau. La transpiration des plantes a été mesurée à six niveaux d’humidité décroissants séquentiellement en changeant le rapport de l’air sec à l’air humide dans une chambre d’échange de gaz de la plante entière. L’ADN a ensuite été isolé des 165 RIL et de leurs lignées parentales, et des données génotypiques ont été générées à l’aide d’une puce à ADN. Une carte de liaison, qui relie statistiquement un trait tel que la réponse de transpiration à un gène ou à un marqueur génétique, a été créée pour identifier les locus de traits quantitatifs (QTL). Les QTL sont des régions génomiques statistiquement associées à une réponse physique (c’est-à-dire la taille) ou physiologique (c’est-à-dire la tolérance à la sécheresse). Ils sont identifiés en mesurant un trait tel que le taux de transpiration, puis en identifiant statistiquement une région génétique commune aux RIL présentant ce trait.

Treize QTL associés au taux de transpiration ont été identifiés. Les QTL sont cartographiés sur les chromosomes 1, 3 et 5, et la plupart des QTL se trouvent dans ou à proximité de gènes connus pour réguler les réponses des plantes au stress abiotique. Mieux encore, avec le génome de la fève nouvellement publié, ces gènes d’intérêt peuvent être rapidement étudiés pour leur contribution au taux de transpiration et peuvent être utilisés dans le cadre d’un programme de sélection assistée par marqueurs. En fin de compte, l’identification de ces gènes peut conduire à des variétés de féveroles qui régulent plus efficacement leur taux de transpiration dans des conditions arides. Si les plantes peuvent être plus efficaces avec leur approvisionnement en eau, elles seront alors mieux équipées pour faire face à des conditions plus sèches.

LIRE L’ARTICLE
Hend Mandour, Hamid Khazaei, Frederick L Stoddard, Ian C Dodd, Identification des déterminants physiologiques et génétiques de la réponse de transpiration de la fève à la demande d’évaporation, Annales de botaniquevolume 131, numéro 3, 16 février 2023, pages 533–544, https://doi.org/10.1093/aob/mcad006.