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12 mai 2020

Grâce à PhénoField, sa plateforme de phénotypage, Arvalis peut étudier 350 variétés par an ou créer jusqu’à dix-sept climats hydriques différents. Katia Beauchêne, responsable de cet outil de recherche, résume les résultats obtenus après cinq ans de mise en œuvre

Perspectives Agricoles : Pourquoi la plateforme PhénoField a-t-elle été créé ?
Katia Beauchêne : Ces quinze dernières années, les capacités de génotypage - opération qui consiste à « cartographier » les gènes - ont très fortement progressé. Il existe aujourd’hui plus de cent mille marqueurs moléculaires décrivant les caractéristiques génétiques des espèces de grandes cultures. D’autre part, le phénotypage consiste à mesurer un ou plusieurs caractères exprimés par la plante. La génétique d’association intervient ensuite, à l’aide de modèles statistiques, afin de mettre en relation le génotype et le phénotype. Cette méthode nécessite de réaliser les mêmes mesures sur plus de deux cents variétés différentes. Elle fonctionne bien pour identifier des caractères simples, dont l’expression dépend d’un petit nombre de gènes, comme la résistance aux maladies.
C’est beaucoup plus compliqué quand il s’agit d’évaluer la réponse à un scénario climatique, par exemple la tolérance aux stress hydriques, impliquant de nombreux paramètres. Il faut alors être en mesure de recueillir au champ un très grand nombre de données décrivant les variétés. Le phénotypage haut débit, grâce à des mesures automatisées réalisées par des capteurs, a été développé dans ce but.
Le réseau français de phénotypage des plantes « Phénome-Emphasis » a ainsi été créé en 2013. Pour simuler des stress hydriques, il est également nécessaire de contrôler les apports en eau sur la culture. C’est l’objectif de la plateforme PhénoField, située à Ouzouer-le-Marché (41), qui met en œuvre des toits mobiles contrôlant la pluviométrie et des portiques de phénotypage haut débit.

P. A. : Quels ont été les premiers travaux et les résultats obtenus ?
K. B. : Depuis 2015, PhénoField a contribué à plusieurs programmes de recherche. En 2015 et 2018, les essais sur 22 variétés de maïs ont évalué le progrès génétique de la tolérance au déficit hydrique de préfloraison. En 2016, 228 variétés de blé tendre ont été analysées en vue d’identifier des gènes de tolérance au déficit hydrique de fin de cycle. En 2017, il s’agissait d’évaluer le comportement de 22 d’entre elles face aux stress azoté et hydrique combinés.
En 2019 et 2020, les expérimentations se poursuivent sur l’ajustement des modèles de développement des cultures de blé tendre, de blé dur ou d’orge. Des travaux de thèse ont conduit à identifier des zones chromo- somiques contenant des gènes d’adaptation à quatre scénarios de stress hydrique : stress précoce, tardif, sur tout le cycle de la culture ou absence de stress. Il a été mis en évidence que certaines variétés économisent leur consommation en eau et réduisent leur crois- sance en cas de déficit hydrique, elles peuvent ainsi tenir plus longtemps mais la production en est affectée. D’autres variétés continuent leur activité photosynthétique et produisent de la biomasse en utilisant leurs réserves ; elles seront mieux adaptées à un stress court. Concrètement, ces résultats peuvent être intégrés dans les schémas de sélection des semenciers, en suivant les marqueurs à effets positifs. À moyen terme, ces connaissances donnent la possibilité aux évaluateurs de variétés de mieux comprendre la physiologie végétale. Ils peuvent ainsi affiner les messages techniques destinés aux producteurs. À plus brève échéance, les résultats viennent amé- liorer les modèles de croissance des plantes, utilisés dans les outils d’aide au pilotage des interventions culturales. Jusqu’ici, les travaux ont essentiellement porté sur le déficit en eau, mais de nombreuses autres perspectives de recherche s’ouvrent grâce à PhénoField, par exemple sur les effets d’un stress combiné : carence azotée, maladie, etc.

Cet entretien a été réalisé par Benoît Moureaux, rédacteur en chef de Perspectives Agricoles (n° 476 - avril 2020)