Coincé où ils sont, les plantes doivent s'adapter à leur environnement, réagir aux stress comme la sécheresse ou les parasites en changeant leur mode de croissance.

A plus grande échelle, les sélectionneurs doivent être capables de développer de nouvelles variétés adaptées à un nouvel emplacement ou à des conditions de croissance changeantes dans la même zone.

Les deux types d'adaptation reposent sur un pool de possibilités, les combinaisons parmi lesquelles on peut choisir. Pour la plante individuelle, ces possibilités dépendent du génome avec lequel il est né. Pour les éleveurs, ce bassin de possibilités est l'ensemble des génomes des plantes cultivées, qu'ils peuvent mélanger pour créer de nouvelles variétés.

Des chercheurs de l'Université du Wisconsin-Madison voulaient savoir si les 100 dernières années de sélection de maïs acclimaté à des endroits particuliers avaient modifié sa capacité à s'adapter à des environnements nouveaux ou stressants. En mesurant les populations de plants de maïs plantés en Amérique du Nord, ils ont pu tester comment les génomes du maïs réagissaient à différentes conditions de croissance. En écrivant cette semaine (7 novembre, 2017) dans Communication Nature , UW-Madison Professeur d'agronomie Natalia de Leon, son étudiant Joe Gage et ses collègues de plusieurs institutions rapportent que la sélection artificielle par les sélectionneurs de cultures a restreint le bassin de possibilités pour les variétés de maïs nord-américaines.

Ils concluent que les variétés de maïs existantes sont fortes et stables, mais sont moins flexibles dans leur capacité à répondre à divers stress. À la fois, ces populations de maïs pourraient avoir une capacité réduite à contribuer aux programmes de sélection qui cherchent à créer de nouvelles variétés adaptées à de nouveaux environnements.

« Au cours des 100 dernières années, les gens ont définitivement amélioré les cultivars, " explique de Léon, l'auteur principal du nouveau rapport. "Ce que nous essayions de faire dans cette étude est de mesurer si, en faisant cela, nous avons également limité la capacité des génotypes à répondre aux environnements lorsqu'ils changent."

Grâce à une sélection intensive pour un rendement élevé, dire, dans le Wisconsin, ces plantes pourraient perdre la flexibilité de réagir à des environnements très différents des conditions de croissance du Wisconsin. Pour tester cette idée, de Leon et ses collègues de 12 universités agricoles aux États-Unis et au Canada ont conçu un grand essai sur le terrain avec plus de 850 variétés de maïs uniques dans 21 endroits à travers l'Amérique du Nord. Il y en avait plus de 12, 000 parcelles de terrain au total où les chercheurs ont mesuré des caractéristiques telles que le rendement et la hauteur des plantes tout en enregistrant les conditions météorologiques.

L'expérience massive n'est possible que grâce à une collaboration que de Leon, Le professeur d'agronomie UW-Madison Shawn Kaeppler et d'autres dirigent, appelé Genomes to Fields. Le projet s'étend sur 20 états et au Canada, fournissant précisément la gamme de différentes conditions de terrain qui est nécessaire pour distinguer les différentes contributions des génomes et des environnements aux traits finaux du maïs qui ont été utilisés dans la nouvelle étude.

De Leon et ses collaborateurs ont découvert que les régions du génome du maïs qui ont subi un degré élevé de sélection, par exemple, les régions génétiques qui contribuent à un rendement élevé dans un endroit particulier étaient associées à une capacité réduite du maïs à répondre à des environnements variables par rapport aux régions génomiques sur lesquelles les sélectionneurs n'avaient pas directement agi. Le résultat est que les variétés de maïs modernes sont très productives dans les environnements dans lesquels elles sont cultivées, mais pourrait avoir plus de mal à gérer les changements dans ces environnements.

« Les données semblent indiquer qu'en sélectionnant des génotypes mieux adaptés pour être plus productifs, nous érodons la variabilité qui pourrait être importante alors que nous avançons dans un monde où le climat pourrait être plus erratique et où nous pourrions avoir besoin de déplacer des cultivars dans des endroits où ils n'ont pas été cultivés auparavant, " dit de Léon.

Pourtant, cette perte de flexibilité est un compromis inhérent aux cultivars de maïs hautement productifs, elle dit.

"Lorsque vous essayez d'adapter des cultivars à de nombreux environnements différents, vous vous retrouvez avec des plantes qui ne sont pas géniales n'importe où, " dit de Leon. " Le coût du maintien de cette plasticité se fait au détriment d'une productivité maximale. "

« Il faut donc trouver le bon équilibre sur le long terme, " elle dit.