Architecture et croissance du système racinaire de maïs – MIRGA

Dans le contexte du changement climatique et de la forte demande en eau de l’agriculture, le stress hydrique est reconnu comme le stress abiotique le plus sévère pour la productivité agricole. En raison de la variabilité de la capacité de croissance des racines entre génotypes végétaux, de leur grande sensibilité aux facteurs environnementaux, l'acquisition de l'eau est souvent à la fois spatialement et temporellement limitée. Ainsi, comprendre comment les plantes utilisent l'eau pour leur production optimale de biomasse est devenu une question fondamentale au niveau planétaire.
Le prélèvement en eau dépend fortement de l’architecture du système racinaire, de la croissance et de la ramification des racines, qui permettent une exploration optimale du sol mais peuvent être fortement affectées par le stress hydrique. L’identification et la caractérisation des mécanismes physiologiques et moléculaires permettant aux plantes de percevoir un stress hydrique et d’optimiser en conséquences le développement de leur système racinaire sont essentielles pour une meilleure adaptation des cultures aux accidents climatiques.
Le maïs est la céréale la plus cultivée à l’échelle planétaire. On la trouve ainsi dans un large panel d’environnements agro-écologiques. Malgré sa forte efficacité intrinsèque d’utilisation de l’eau (due à une activité photosynthétique de type C4) le maïs est sensible au stress hydrique et a de forts besoins en irrigation car sa longue durée de croissance le conduit jusqu’en période estivale, souvent sèche en climat tempéré. Bien que le système racinaire joue un rôle clé dans la tolérance au stress hydrique, les sélectionneurs ont pourtant très largement délaissé les traits racinaires lors des schémas de sélection. Ceci résulte de leur complexité, de la plasticité du système racinaire et de sa variabilité en fonction des types de sols, des conditions environnementales et surtout du large investissement en temps et moyens nécessaires pour accéder à la partie souterraine des plantes.
MIRGA vise à comprendre, chez le maïs, les mécanismes physiologiques et moléculaires contrôlant le développement et la croissance des racines en réponse au stress hydrique. Les objectifs sont: i) approfondir nos connaissances sur le développement des racines en conditions contrôlées et de stress hydrique, ii) évaluer la variabilité des paramètres hydrauliques du système racinaire, iii) identifier des QTL et des gènes contrôlant l’architecture du système racinaire et sa réponse adaptative au stress hydrique et iv) contribuer à élaborer de nouveaux outils de phénotypage haut débit en sélection. Sur la base d’une approche de phénotypage fin sur sol en conditions contrôlées, nous allons tester la robustesse et la portabilité vers le champ des données produites sur des plantes juvéniles.
En plus de la caractérisation fine de la réponse racinaire au stress hydrique, MIRGA identifiera des gènes clés et leurs allèles favorables par la combinaison originale i) d’une approche de génétique utilisant une population de cartographie (MAGIC) et ii) d’une approche transcriptomique basée sur des transcriptomes localisés et l’intégration de données issues de diverses bases de données publiques incluant des espèces modèles.
Enfin, une originalité majeure du projet MIRGA sera d’utiliser les ressources disponibles chez des espèces modèles (Arabidopsis et riz) telles que les collections de mutants pour caractériser rapidement les gènes clés et les différents variants alléliques de maïs contrôlant la réponse adaptative au stress hydrique qui auront été identifiés par les approches de génétiques ou transcriptomiques. Cette approche originale permettra de sélectionner à l’issue du projet un nombre limité de gènes clés à cibler dans les schémas de sélection.