Une nouvelle façon de modifier génétiquement les cultures empêche la contamination croisée
Nous avons besoin d’un moyen durable et efficace de nourrir une population en pleine croissance: en 2017, la Division de la population des Nations Unies prévoit qu’il faudra nourrir 10 milliards de bouches d’ici 2055. Dans le même temps, la mer et le désert érodent les terres et les sols se dégradent de plus en plus. La modification génétique des cultures pourrait apporter une solution, mais actuellement les caractères utiles sont généralement polygéniques, impliquant des plantes qui se reproduisent par pollinisation. La plupart des cultures arables se reproduisent de cette manière et c’est ce risque de pollinisation croisée entre plantes modifiées et non modifiées qui pose problème. «Si la plante peut se reproduire sans recours au pollen, il est possible d’obtenir des plantes transgéniques-apomictiques, des mâles stériles qui ne produisent pas de pollen et ne peuvent donc pas transmettre le pollen transgénique aux champs organiques», explique le professeur Emidio Albertini, basé à l’Université de Pérouse et chercheur principal du projet PROCROP, soutenu par l’UE. «L’introgression de l’apomixie de parents sauvages en espèces cultivées et la transformation de génotypes sexuels en génotypes à reproduction apomictique sont de vieux objets de recherche de la phytogénétique», explique-t-il. Dans la phytogénétique traditionnelle, certains génotypes sont sélectionnés après sélection phénotypique. Leur capacité de combinaison spécifique est ensuite testée pour savoir s’ils peuvent être utilisés comme lignées parentales pour la constitution de graines hybrides F1 hétérotiques (offrant une fonction améliorée ou accrue de toute qualité biologique dans une progéniture hybride). Les lignées hybrides les plus performantes sont sélectionnées, multipliées dans des champs isolés et croisées par paires pour obtenir des hybrides F1 uniformes, vigoureux et à haut rendement. Ce schéma nécessite cependant une série d’actions: les deux lignées doivent être conservées pures et multipliées dans des champs distincts. Ensuite, pour obtenir la graine hybride, il est nécessaire d’établir un champ dédié où environ un quart des plantes est utilisé comme pollinisateur (c’est-à-dire, comme donneur de pollen issu de la race), les graines hybrides F1 étant récoltées à partir des plantes restantes. Les agriculteurs ne peuvent pas réutiliser les semences collectées sur les hybrides F1, car celles-ci donneront lieu à des populations très variables en raison de la ségrégation génétique et de la recombinaison. «En utilisant des lignes apomictiques, celles qui se reproduisent de manière asexuée, sans fécondation, simplifient énormément la situation. Une fois les lignées consanguines supérieures à utiliser comme parent de graine sont sélectionnées, elles peuvent être croisées avec des lignées clonales comme donneurs de pollen portant le gène de l’apomixie, afin d’obtenir des graines hybrides F1 partageant un génotype hautement hétérozygote. À partir de ce moment, chaque variété hybride F1 peut être conservée pendant plusieurs générations avec des caractères fixes en permanence», explique le professeur Albertini. Les obtenteurs, explique-t-il, estiment que l’introduction de l’apomixie dans les cultures d’importance agronomique aura des implications révolutionnaires pour l’agriculture. La fixation de la vigueur hybride par l’apomixie est un objectif souhaitable pour les obtenteurs et les agriculteurs et devrait avoir un impact révolutionnaire sur la production alimentaire et agricole. «L’impact des cultures apomictiques sur l’agriculture serait comparable, voire supérieur, à celui de la Révolution verte, en particulier dans les pays du tiers monde. Dans les faits, il a été estimé que l’utilisation de la technologie de l’apomixie dans la production de riz hybride pourrait à elle seule générer des bénéfices supérieurs à 1 800 millions d’euros par an.» La technologie de l’apomixie pourrait également présenter des avantages pour les cultures reproduites par clonage, comme les mangues. Les rendements des cultures clonales sont limités par des agents pathogènes (principalement viraux et endophytes), qui s’accumulent au cours de cycles de multiplication végétative successifs et limitent sérieusement le rendement et les échanges de matériel génétique entre pays. «L’utilisation de la technologie de l’apomixie dans ces cultures fournirait l’option supplémentaire et l’avantage de la propagation via des semences clonales, générant ainsi un matériel exempt de maladie qui peut être plus facilement stocké et transporté», explique le professeur Albertini. Cette recherche a été entreprise avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie. L’équipe collabore toujours pour tenter de faire la lumière sur le contrôle génétique de l’apomixie et a présenté un projet de suivi pour tirer parti du travail prometteur de PROCROP sur le terrain.
Mots‑clés
PROCROP, culture, pollen, plante, reproduction, apomixie, contamination croisée, modification génétique, hybride, graine, sélection
