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Le progrès météorique pour la génomique des céréales

Un bond de géant en matière de production de blé, d'orge et de seigle est nécessaire pour satisfaire la demande alimentaire d'une population mondiale toujours croissante et ce, dans des conditions planétaires changeantes et souvent difficiles.
Le progrès météorique pour la génomique des céréales
La grande complexité de la génétique des céréales a largement freiné l'émergence de progrès décisifs dans les programmes de sélection végétale des triticées, et plus particulièrement ceux du blé, de l'orge et du seigle. Les progrès de la cartographie moléculaire et le développement de nouveaux outils bioinformatiques capables de structurer, relier et analyser en détails et à grande échelle les données génomiques, ont permis l'émergence de programmes génétiques fiables, adaptés aux triticées.

Leader dans ce secteur de la recherche internationale, le projet TRITICEAEGENOME (Genomics for Triticeae) a permis de cartographier les chromosomes 1 et 3, particulièrement important pour la résistance aux maladies, le rendement et la qualité des triticées.

En s'appuyant sur de nouveaux algorithmes, des empreintes génétiques riches en information, ainsi que sur des chemins de recouvrement minimaux (MTP, pour minimal tiling paths) suffisants pour couvrir chaque chromosome, les chercheurs ont pu élaborer des séquences génomiques continues (contigs) portés par des chromosomes bactériens artificiels (BAC, pour bacterial artificial chromosome) et construire une carte complète pour chaque MTP.

Par criblage de près de 5 400 BAC contigs contenant environ 140 000 marqueurs, plus de 75 % des chromosomes du blé ont pu être fixés par les chercheurs ainsi que deux bras de chromosomes d'orge. En utilisant les cartes déjà produites, les chercheurs ont pu parfaitement localiser deux loci et trois loci de caractères quantitatifs de résistance aux maladies fongiques, de rendement et de qualité, tous traits particulièrement pertinents en termes de rendement, de qualité et de pertes.

Les exploitants agricoles s'intéressent de plus en plus au blé d'hiver, très attractif pour eux en termes de potentiel de rendement et de productivité ainsi que pour son adéquation à la rotation des cultures. Les chercheurs ont donc créé un nouveau panel de 376 variétés de blé d'hiver en provenance d'Allemagne, de France et du Royaume-Uni afin de maximiser la diversité des germplasmes. Ils ont ensuite réalisé des analyses d'association pangénomique pour des critères comme la date de floraison, le rendement des grains ou la hauteur des plantes avec leurs emplacements respectifs.

Pour héberger l'immense quantité de données ainsi générées, les partenaires du projet TRITICEAEGENOME ont élaboré deux bases de données interactives. Ils ont développé des outils comme un nouvel algorithme d'assemblage de carte physique et la visionneuse comparative de génome, CrowsNest. L'équipe a par ailleurs finalisé TriAnnot, un pipeline d'annotation automatique des séquences du génome des triticées.

Plus de 250 manifestations, englobant un public mondial d'environ 85 000 personnes ont permis de diffuser les résultats de ces recherches. Le site internet public a obtenu une audience mondiale de 11 000 visites depuis mai 2010. Les données génomiques et les outils développés par les partenaires du projet permettront ainsi d'adapter les céréales aux futurs besoins des producteurs, des transformateurs et des consommateurs.

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Mots-clés

Céréales, génomique, Triticeae, cartographie, TRITICEAEGENOME