Diversité et bases génétiques, génomiques et (éco)physiologiques de l’adaptation de la tomate à une limitation en eau et à d’autres stress environnementaux – AdapTom

La compréhension des mécanismes qui régissent l'adaptation des plantes à l'environnement est un enjeu crucial, à la lumière des enjeux actuels concernant le changement climatique. La diversité présente dans les populations naturelles et les ressources génétiques est une source cruciale de traits et d'allèles nouveaux pour les cultures, dont beaucoup peuvent avoir été perdu par inadvertance lors de la sélection. L'accumulation de connaissances sur les gènes ou les traits qui permettent à la plante de s'adapter à un environnement en constante évolution, est nécessaire pour les futurs programmes de sélection végétale. La combinaison des stratégies de génomique fonctionnelle et des approches de biologie des systèmes sont un moyen puissant de lier la physiologie de la plante entière, l’adaptation au stress et la sélection végétale, à l'information sur la transcription des gènes et leur régulation, la variation des métabolites et les réseaux d'interactions. En parallèle, l'analyse fonctionnelle de gènes candidats et des régulateurs clés donnent des informations complémentaires et précises sur des voies spécifiques et les réponses aux variations de l’environnement.

L'objectif du projet ADAPTOM est l'identification des allèles, des QTL, des gènes, et de phénotypes qui permettront de créer des plantes maintenant leur rendement dans des conditions d'eau limitée. Ce trait est défini comme la productivité de l'eau: nous n'avons pas pour but d'étudier le stress hydrique en soi mais plutôt de nous rapprocher des conditions que des plantes en culture peuvent avoir à supporter dans un environnement changeant. Nous travaillerons sur une plante qui est considérée comme modèle pour les espèces fruitières mais également économiquement très importante, la tomate. Le projet prévoit plusieurs actions en parallèle :
1. Identifier les QTL impliqués dans la productivité de l'eau et des accessions ou des mutants de tomate adaptés au stress hydrique utiles aux fins de sélection. Nous intégrerons les résultats de plusieurs populations et tenterons d’identifier les QTL spécifiquement liés à la limitation en eau par rapport aux QTL de réponse aux stress salin ou chaleur. Le projet bénéficiera de la connaissance de la séquence du génome de la tomate et des informations de reséquençage des lignées parentales des populations.
2. Identifier les gènes de régulation (codant pour des facteurs de transcription ou des gènes de signalisation) par une démarche de cartographie de QTL d’expression. Les gènes identifiés seront de bons candidats pour l'amélioration du rendement de la tomate cultivée en condition de stress et nous rechercherons les allèles qui peuvent être utilisés directement pour améliorer la productivité de l'eau.
3. Introduire dans un modèle écophysiologique du développement des fruits l'impact du stress hydrique en interaction avec les génotypes, afin de définir et de tester des idéotypes dans des scénarios virtuels faisant varier l’environnement.
4. Effectuer une analyse fine de la réponse physiologique à une limitation de l'eau et notamment étudier le rôle des obstacles physiques à la perte d'eau tels que la cuticule.
5. Poursuivre la caractérisation de gènes candidats identifiés précédemment, impliqués dans la protection cellulaire contre la limitation de l'eau en utilisant des plantes de tomate transgéniques.
Le projet bénéficie des expertises complémentaires de 3 partenaires publics (généticiens, écophysiologistes, physiologistes) et de deux partenaires semenciers.