Protéger les rendements de pommes de terre contre les stress liés à la chaleur et à la sécheresse extrêmes
Les vagues de chaleur et de sécheresse peuvent rapidement affecter les rendements et la qualité des tubercules de pommes de terre, même si les agriculteurs font tout ce qu’il faut. Le projet ADAPT(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, a pour objectif d’identifier les variétés de pommes de terre courantes les mieux adaptées à la chaleur et à la sécheresse, et les signaux qui expliquent cette différence. Le projet a combiné des essais européens sur le terrain à des expériences contrôlées et à une analyse de données à grande échelle, afin que les sélectionneurs puissent intégrer la tolérance au stress dans les variétés que les consommateurs achètent déjà. Une enquête menée auprès de plus de 550 agriculteurs a permis de confirmer que la chaleur et la sécheresse constituent déjà les principales pressions dans de nombreuses régions.
Des essais en plein champ révèlent les pommes de terre qui conservent leur rendement en cas de stress
ADAPT a mené des essais en plein champ liés au stress sur 54 variétés de pommes de terre afin d’évaluer les performances en cas de sécheresse et de combinaison de chaleur et de sécheresse. L’équipe a réalisé des essais sur le terrain à Valence en Espagne et à Lewedorp aux Pays-Bas,et des travaux supplémentaires en Serbie et en Autriche. Les chercheurs ont comparé les réponses obtenues sous différents régimes agricoles et ont prélevé des échantillons afin de mener une analyse approfondie des événements moléculaires et de déterminer la manière dont les plants de pommes de terre ajustent leur croissance et leur métabolisme en réponse au stress. Ces ensembles de données ont permis de repérer des variétés «contrastées», à savoir des plantes qui se ressemblent en saison normale, mais qui se distinguent nettement en cas de stress. Markus Teige(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), le coordinateur du projet, explique: «ADAPT s’est concentré dès le départ sur des variétés commerciales de pommes de terre qui sont largement cultivées dans toute l’Europe, et le rendement commercial a toujours été un critère important pour nous dans l’évaluation de tous les essais». L’équipe a également observé que le stress climatique peut s’ajouter à la pression exercée par les nuisibles, notamment les importants dégâts causés par le doryphore de la pomme de terre au cours des saisons stressantes.
Les plantes équipées de capteurs révèlent des signaux de stress précoces importants pour les tubercules
Les résultats sur le terrain sont la priorité, mais ADAPT s’est également penché sur ce qui se passe à l’intérieur de la plante. Dans les études en serre, l’équipe a utilisé le phénotypage à haut débit et l’imagerie en direct de lignes de pommes de terre «rapporteuses» pour suivre la signalisation du stress en temps réel. Les chercheurs ont développé des plantes capteurs pour suivre les messagers secondaires, tels que le calcium (Ca2+) et les espèces réactives de l’oxygène. Celles-ci ont également été développées en tant que lignées rapporteuses pour les réponses à la sécheresse et les hormones liées au stress, telles que l’acide abscissique et le jasmonate. Markus Teige confie: «Nous avons pu constater que les plantes peuvent réagir en l’espace d’un ou deux jours avec les premiers changements dans leur physiologie». Ces premiers changements ont ensuite guidé des travaux moléculaires plus approfondis, notamment des études liées à SP6A, un signal clé de la tubérisation, afin de déterminer comment le stress peut perturber les voies qui dirigent la formation des tubercules.
Les outils de données transforment la biologie complexe en cibles sélectives
ADAPT a créé des pipelines pour intégrer les données des drones et des capteurs aux relevés moléculaires, et ainsi comparer les modèles entre les sites, les saisons et les variétés. Il a notamment créé l’application StressKnowledgeMap(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), un outil en ligne qui organise les données relatives à la réaction au stress en cartes connectées. Les chercheurs peuvent y ajouter de nouveaux résultats et les relier à des modèles qui expliquent comment les plantes réagissent sous la pression. Les données ont également mis en évidence les moments où les mesures ont le plus d’importance. Le phénotypage par drone a suggéré que les caractéristiques de croissance précoce peuvent être fortement prédictives du rendement final, et que l’irrigation a influencé à la fois le rendement et la qualité des tubercules, en particulier lorsqu’elle a été appliquée tôt. Ces informations révèlent les domaines sur lesquels les sélectionneurs doivent concentrer leurs efforts et ceux où de futurs essais pourraient permettre une gestion plus précise des cultures. Pour les sélectionneurs, le défi consiste à transformer la résilience multigénique en marqueurs moléculaires fiables qui fonctionnent dans tous les climats. Les ensembles de données combinés d’ADAPT permettent de cerner les stades et les caractéristiques qui prédisent le mieux la résilience des rendements, en particulier au début de la croissance, aidant les sélectionneurs à hiérarchiser les signaux à convertir en marqueurs pratiques. L’étape suivante consiste à développer et à valider ces marqueurs pour les variétés tolérantes à la chaleur et à la sécheresse. Markus Teige résume cette prochaine étape: «Une fois cela fait, on peut s’attendre à ce que, dans un délai de 5 à 10 ans, les agriculteurs auront accès à ces nouvelles variétés, qui contribueront à stabiliser les rendements et à garantir une bonne qualité, même sous différentes conditions de croissance».