Des expériences simples peuvent rapidement identifier les gènes qui permettent le succès dans les plantations denses


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  • Une simple expérience de sélection, combinée à une analyse génétique, peut rapidement découvrir des gènes qui favorisent la coopération et des rendements plus élevés des populations de plantes, selon une nouvelle étude publiée le 29 novembre dans la revue en libre accès PLOS Biologie, par Samuel Wuest de l’Université de Zurich et Agroscope, Suisse, et ses collègues. Les résultats ont le potentiel d’augmenter rapidement la productivité des cultures grâce à des méthodes de sélection conventionnelles.

    Dans la théorie classique de l’évolution, les individus sont en compétition et ceux qui ont les gènes les plus compétitifs créent plus de descendants qui portent les mêmes gènes gagnants. Cela pose un défi aux sélectionneurs de plantes, qui sont souvent confrontés à la sélection de plantes qui coopèrent plutôt qu’elles ne se font concurrence. Dans un peuplement dense de monoculture de maïs ou de blé, le rendement global peut être amélioré si les individus évitent de pousser trop haut ou d’étaler trop largement leurs feuilles (la « révolution verte » du milieu du 20e siècle était largement tributaire de l’introduction d’allèles nanifiants dans les principales céréales).

    Découvrir les allèles (versions de gènes qui diffèrent entre les individus) susceptibles de favoriser la coopération est un défi, mais les auteurs ont conçu un système pour les révéler. Conformément à la théorie des jeux, les auteurs ont estimé que le génotype le plus coopératif fonctionnera mieux avec des voisins coopératifs similaires, mais qu’il réussira mal face à des voisins égoïstes et hautement compétitifs. Ils ont utilisé la plante modèle Arabidopsis pour comparer les performances d’une plante donnée lorsqu’elle est cultivée avec un autre individu génétiquement similaire (modélisation d’une monoculture) à ses performances lorsqu’elle est cultivée avec un ensemble de génotypes « testeurs », dont les stratégies de croissance varient. En déterminant à la fois la vigueur globale de chaque plante (mesurée par la biomasse aérienne) et la différence entre sa croissance dans les deux situations, ils ont pu voir quelles plantes maximisaient à la fois la capacité de croître rapidement et la capacité de coopérer avec des individus génétiquement similaires. de sorte que leurs voisins ont également bien grandi.

    Avec ces données en main, ils ont utilisé des données publiées sur le polymorphisme à l’échelle du génome pour trouver les gènes associés au trait coopératif. Ils ont découvert qu’il était le plus fortement associé à un petit groupe de polymorphismes liés, et en particulier à un allèle mineur sur un gène. Lorsque les plantes portant cet allèle mineur étaient cultivées à proximité, elles produisaient collectivement 15% de biomasse en plus lorsqu’elles étaient cultivées à haute densité que les plantes portant l’allèle majeur au même locus. L’effet coopératif s’est accompagné d’une concurrence racinaire réduite – les plantes adjacentes ont peut-être dépensé moins d’énergie pour envahir les zones racinaires de leurs voisins pour les nutriments.

    La même stratégie comparative pourrait être utilisée pour découvrir des allèles coopératifs pour toute caractéristique mesurable, a déclaré Wuest. « Une telle variation, une fois identifiée dans une culture, pourrait rapidement être exploitée dans les programmes de sélection modernes et fournir des voies efficaces pour augmenter les rendements. »

    Wuest ajoute : « Les idées qui ont inspiré ce travail ne sont pas nouvelles, beaucoup ont en fait été formulées il y a des décennies. Et pourtant, l’idée que nous, les humains, l’une des espèces les plus coopératives, pouvons tirer profit de rendre nos cultures plus coopératives aussi, nous intrigue encore aujourd’hui. »

    Source de l’histoire :

    Matériel fourni par PLO. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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