Les chercheurs Milind (à droite) et Sathyanarayana (à gauche) avec Sharma, enregistrer des données sur la hauteur des plants de pois cajan. Crédit :PS Rao.
La domestication des plantes pour faire pousser des cultures peut s'avérer être une faux à double tranchant.
D'une part, sélectionner des traits désirables spécifiques, tels que des rendements élevés, peut augmenter la productivité des cultures. Mais d'autres traits importants, comme la résistance aux parasites, peut être perdu. Cela peut rendre les cultures vulnérables à différents stress, comme les maladies et les ravageurs, ou les effets du changement climatique.
Pour réduire ces vulnérabilités, les chercheurs se tournent souvent vers les parents sauvages des cultures. Ces parents sauvages continuent d'évoluer dans la nature, souvent dans des conditions défavorables. Ils possèdent plusieurs gènes utiles pour les traits souhaitables. Ces traits comprennent des niveaux élevés de résistance aux maladies et de tolérance aux stress environnementaux.
Dans une nouvelle étude, les scientifiques rapportent des progrès significatifs dans le transfert des traits de résistance aux maladies et au stress des parents sauvages de plusieurs légumineuses à leurs variétés domestiquées. Cette recherche a été menée à l'Institut international de recherche sur les cultures des zones tropicales semi-arides (ICRISAT) à Patancheru, Inde.
Légumineuses, comme le pois chiche, pois cajan, et l'arachide, sont parmi les rares cultures qui poussent bien dans les faibles précipitations et les sols marginaux des tropiques semi-arides. Mais ils sont confrontés à des défis importants, dit Shivali Sharma, auteur principal.
« Les cultures de légumineuses sont durement touchées par les maladies, insectes nuisibles, la sécheresse, stress thermique, et la salinité, " dit Sharma. " Aussi, les régions semi-arides sont très vulnérables au changement climatique. » Ces facteurs limitent les cultures de légumineuses.
Un chercheur (Sriniwas) enregistre des données sur les croisements d'arachides. Crédit :PS Rao.
Il existe plusieurs parents sauvages de ces cultures qui sont résistants aux ravageurs et aux maladies. "Il y a un besoin urgent de trouver et d'introduire ces gènes utiles de parents sauvages dans des cultivars, " dit Sharma. Cela améliorerait la résilience des variétés de légumineuses domestiques et soutiendrait l'agriculture dans ces régions.
Il peut être très difficile - et souvent impossible - de reproduire directement des cultures domestiquées avec leurs parents sauvages. Par exemple, des huit espèces sauvages annuelles de pois chiche, un seul est facilement croisé avec le pois chiche cultivé et donne une progéniture fertile.
De la même manière, les variétés sauvages d'arachide sont résistantes aux infections fongiques. Mais le croisement direct d'arachides sauvages et domestiquées est difficile en raison des différences dans la façon dont l'ADN dans leurs cellules est emballé. En outre, ces espèces ne se croisent pas bien avec les cultivars.
La plupart des variétés sauvages d'arachide sont diploïdes :leur ADN est organisé en deux jeux de chromosomes par cellule, un peu comme chez les humains. Lors de la reproduction, un ensemble vient du parent masculin et l'autre ensemble du parent féminin.
Arachides domestiquées, d'autre part, sont tétraploïdes. Leurs cellules contiennent quatre ensembles de chromosomes. Les ensembles de chromosomes dans chaque cellule, appelé ploïdie, rend difficile le croisement direct des variétés sauvages et domestiques d'arachide.
« Il faut beaucoup de temps et de ressources pour surmonter des défis comme ceux-ci, " dit Sharma. " Cela rend souvent les éleveurs réticents à utiliser directement des espèces sauvages dans les programmes de sélection. "
Les chercheurs enlèvent les anthères (émasculation) dans le pois cajan cultivé pour assurer une reproduction précise. Crédit :PS Rao.
Programmes de pré-reproduction, comme celui de l'ICRISAT, investir leur temps et leurs compétences dans les plantes sauvages apparentées. Sharma et ses collègues ont sélectionné des variétés d'arachides sauvages dont les cellules ont quatre jeux de chromosomes. Ensuite, ils ont identifié lesquelles de ces variétés sauvages tétraploïdes étaient également résistantes aux infections fongiques. Celles-ci ont ensuite été croisées avec des variétés d'arachide cultivées pour développer de nouvelles lignées de sélection avec une bonne résistance et de bons rendements. Les sélectionneurs peuvent désormais croiser directement ces lignées résistantes aux champignons avec de l'arachide domestiquée pour créer de nouvelles variétés.
"Les parents sauvages des cultures sont le réservoir de nombreux gènes et traits utiles, ", dit Sharma. "Il est de notre responsabilité d'utiliser ce trésor caché pour les générations futures."
C'est particulièrement important dans le contexte des légumineuses, car elles offrent une multitude d'avantages. Par exemple, les bactéries dans leurs nodules racinaires attirent l'azote atmosphérique précieux. Cela augmente la fertilité du sol et réduit le besoin d'engrais.
Les légumineuses sont également vitales pour la sécurité alimentaire dans les régions tropicales semi-arides et dans d'autres parties du monde. Ils sont une source importante de protéines et de micronutriments. Combiné avec des céréales, ils constituent un régime alimentaire de soutien pour les personnes du monde entier.
Et « les programmes de présélection sont la première étape pour améliorer la nutrition et la résilience des variétés de légumineuses modernes, " dit Sharma.
En savoir plus sur cette recherche dans La science des cultures .
