Projet Prosyn : explorer davantage la variabilité génétique

Pour ce faire, des blés dits « synthétiques» sont obtenus par croisements successifs des espèces apparentées, afin d’imiter les croisements ayant eu lieu de manière spontanée et qui ont conduit à la naissance du blé moderne. Ces espèces ont été recherchées dans les collections botaniques afin d’accroître la diversité génétique des espèces cultivées. Les croisements interspécifiques sont néanmoins difficiles à réaliser et conduisent souvent à des combinaisons chromosomiques instables ou non viables.

Une première collection de blés synthétiques a été développée par le NIAB (National Institute of Agricultural Botany) à Cambridge (Royaume-Uni) lors d’un précédent projet. Elle a fait la preuve que les blés synthétiques peuvent accroître la teneur en protéines sans perte de rendement.

Dans le cadre du projet Prosyn⁽¹⁾, une seconde collection de 370 lignées a été produite par le croisement de la variété Robigus (une ancienne variété star au Royaume-Uni, dont la teneur en protéines moyenne est de 11 %) avec des blés tétraploïdes (Triticum durum, Triticum dicoccum et Triticum diccocoïdes). Parmi ces 370 lignées, quarante-cinq ont été choisies afin de ne garder que celles présentant un risque de verse limité et une bonne tolérance aux maladies (rouilles et septoriose). Ces lignées ont ensuite été testées plus largement dans un réseau d’essais menés en France, en Angleterre et en Allemagne en 2018-2019.

Six lignées GPD+ prometteuses identifiées

Ces lignées synthétiques ont été expérimentées dans des environnements contrastés : 36 combinaisons de lieu × année × niveau de fertilisation, dont 22 sous conditions de fertilisation azotée optimale et 14 sous conditions de fertilisation réduite. Leur rendement en grains variait de 20 à 140 quintaux par hectare, et leur teneur en protéines, de 6 à 15 % dans ce réseau d’essais.

Un très fort effet de l’environnement expliquait environ 80 % des variations observées pour ces deux caractères. Le facteur génétique s’est également révélé significatif et responsable d’environ 10 % des variations observées pour ces deux caractères. Comme attendue, la relation négative « rendement-teneur en protéines des grains » était significative.

Six lignées GPD+ d’intérêt ont obtenu des teneurs en protéines supérieures à 11 % dans 75 % des essais, soit 0,5 à 1 point de plus que leur parent Robigus, avec un rendement comparable, voire supérieur (figure 1). Enfin, l’analyse des données a montré qu’elles présentaient des précocités et des hauteurs contrastées, mais aussi une bonne stabilité du rendement et de la teneur en protéines.

Le projet Prosyn a donc démontré que la caractérisation de collections de blés synthétiques permet d’identifier des lignées d’intérêt pour améliorer conjointement le rendement et la teneur en protéines des variétés. De nombreuses questions restent toutefois en suspens concernant les caractéristiques génétiques et physiologiques qui déterminent la performance de ces lignées synthétiques : quelle(s) zone(s) du génome provenant des blés synthétiques sont responsables de ce surcroît de protéines ? Est-ce l’absorption d’azote ou sa remobilisation qui est favorisée et leur permet d’accumuler plus de protéines dans le grain ?

Ces questions de recherche pourront être explorées ultérieurement afin d’affiner notre compréhension des mécanismes en jeu, mais les partenaires du projet disposent dès à présent de lignées amélioratrices de la teneur en protéines. Il reste néanmoins un long travail de validation des résultats puis de sélection variétale avant de voir ces innovations entre les mains des agriculteurs à travers une variété commerciale.

La domestication a appauvri la variabilité génétique du blé tendre
Le blé tendre est issu de deux hybridations spontanées successives entre des céréales de la région du « croissant fertile » au Moyen-Orient (figure 2). La première, survenue il y a environ 500 000 ans, a croisé Triticum urartu (génome A) et une espèce proche d’Aegilops speltoides (génome B). Elle a donné naissance à l’amidonnier sauvage, Triticum diccocoides, qui, par domestication et sélection, a donné l’amidonnier domestique, Triticum turgidum, l’ancêtre du blé dur (Triticum durum) ; les deux espèces combinent les génomes A et B. Un second croisement, il y a environ 10 000 ans, entre Triticum turgidum et Aegilops tauschii (porteur du génome D) a conduit au blé tendre cultivé, Triticum aestivum, porteur des trois génomes A, B et D. Cette espèce a ensuite évolué sous l’influence de la domestication et de la sélection pour donner les variétés de blé tendre cultivées aujourd’hui.