DS0501 - Productions durables

Effets phytobénéfiques des rhizobactéries pour l’adaptation du blé à la limitation en azote et au stress hydrique – BacterBlé

Effets phytobénéfiques des rhizobactéries pour l’adaptation du blé à la limitation en azote et au stress hydrique

Nous pensons que les bactéries rhizosphériques stimulatrices de la croissance des plantes (PGPR) seraient utiles à considérer pour maintenir les rendements du blé, en identifiant les variétés de blé efficaces pour l’interaction avec les PGPR et les intégrer dans la sélection variétale.

Enjeux et objectif

Le changement global représente un enjeu dans la gestion durable des systèmes agronomiques et de la sécurité alimentaire mondiale. Dans ce contexte, le projet vise à valoriser les bactéries rhizosphériques stimulatrices de la croissance des plantes (PGPR) afin de maintenir les rendements du blé en dépit d’une réduction des engrais azotés et de l'irrigation. En effet, ces PGPR sont naturellement présentes dans la plupart des sols à blé des régions tempérées, mais (i) les variétés de blé n’ont pas toutes la même capacité d’interaction avec les PGPR et (ii) la sélection variétale a négligé le potentiel de ces interactions symbiotiques.

Le projet comprend trois tâches. La première vise à identifier les génotypes de blé capables d’interagir avec les PGPR. Une collection de 200 accessions représentatives de la diversité mondiale du blé tendre sera criblée pour l'interaction avec des PGPR.

La deuxième tâche vise à identifier les régions génomiques du blé impliquées dans l'interaction avec les PGPR. Les régions ainsi identifiées seront comparées à celles déjà disponibles pour les principaux caractères agronomiques.

La troisième tâche vise à comparer, au champ, des lignées de blé de capacités contrastées à interagir avec les PGPR. Leurs comportements agronomiques et leurs interactions avec les populations de PGPR indigènes seront caractérisées en conditions limitantes (N limitant et/ou sécheresse).

Les opérations de marquage fluorescent des PGPR pour visualiser leur interaction avec la plante ont été effectuées. Une première série de criblage des blés a pu être effectuée.

La perspective immédiate est de poursuivre les taches du projet.

Une synthèse dans un journal international :
Cormier, F., J. Foulkes, B. Hirel, D. Gouache, Y. Moënne-Loccoz, J. Le Gouis. 2016. Breeding for increased nitrogen use efficiency: a review for wheat (Triticum aestivum L.). Plant Breeding 135:255–278. [

Le changement global représente un enjeu dans la gestion durable des systèmes agronomiques et de la sécurité alimentaire mondiale. Dans ce contexte, le projet vise à valoriser les bactéries rhizosphériques stimulatrices de la croissance des plantes (PGPR) afin de maintenir les rendements du blé en dépit d’une réduction des engrais azotés et de l'irrigation. En effet, ces PGPR sont naturellement présentes dans la plupart des sols à blé des régions tempérées, mais (i) les variétés de blé n’ont pas toutes la même capacité d’interaction avec les PGPR et (ii) la sélection variétale a négligé le potentiel de ces interactions symbiotiques.
Les objectifs sont de (i) cribler un large panel de la diversité de blé sur la base de l'induction de l'expression de gènes clef dans les souches PGPR emblématiques, (ii) déterminer quelles régions chromosomiques du blé sont impliquées dans les interactions avec ces PGPR, et (iii) d'évaluer l’utilité des interactions avec les PGPR lors de contraintes multiples (azote limitant, sécheresse) en essais agronomiques multilocaux. Le projet facilitera la sélection de variétés de blé interagissant efficacement avec les PGPR en fournissant des marqueurs moléculaires liés aux régions chromosomiques associées à cette interaction.
Le projet comprend trois tâches. La première vise à identifier les génotypes de blé déclenchant l'expression de gènes clés chez les PGPR. Une collection de 200 accessions représentatives de la diversité mondiale du blé tendre sera criblée pour l'induction de gènes clefs chez des PGPR des genres Azospirillum et Pseudomonas.
La deuxième tâche vise à identifier les régions génomiques du blé impliquées dans l'interaction avec les PGPR. Les réponses globales du blé aux PGPR Azospirillum et Pseudomonas, en particulier sous contraintes azotées ou hydriques, seront identifiées par transcriptomique (et métabolomique). De nouveaux marqueurs SNP du génome du blé seront développés pour les 100 gènes les plus intéressants. Une approche de génétique d'association sera réalisée, et les régions ainsi identifiées seront comparées à celles déjà disponibles pour les principaux caractères agronomiques.
La troisième tâche vise à comparer, au champ, des lignées de blé de capacités contrastées à interagir avec les PGPR. Leurs comportements agronomiques et leurs interactions avec les populations microbiennes indigènes contenant des PGPR seront caractérisées en conditions limitantes (N limitant et/ou sécheresse).
Trois partenaires de renommée internationale sont impliqués dans le projet. Le CNRS de Lyon (coordinateur) a une longue expérience de la génétique des souches PGPR Azospirillum et Pseudomonas et de leurs modes d’action, et l’expertise nécessaire pour analyser les PGPR indigènes et leur action sur les racines et le fonctionnement de la rhizosphère. L’INRA de Clermont-Ferrand est un acteur majeur de la recherche en génomique du blé et en génétique d’association et possède l’expertise nécessaire pour la caractérisation des ressources génétiques et des traits liés au rendement. Enfin, Biogemma est un leader européen de la biotechnologie végétale avec une expertise de longue date dans la génétique du blé et la transcriptomique.
Au total, les compétences des partenaires et les ressources génétiques et génomiques disponibles pour le blé permettront d’obtenir de nouvelles connaissances sur le fonctionnement des interactions plante-PGPR, et de développer une nouvelle stratégie de sélection variétale reposant sur la prise en compte de l’importance des PGPR pour faciliter la diminution des intrants.

Coordinateur du projet

Laboratoire d'Ecologie Microbienne (Laboratoire public)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Génétique, Diversité et Ecophysiologie des Céréales
Biogemma
Laboratoire d'Ecologie Microbienne

Aide de l'ANR 373 992 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2014 - 42 Mois

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