La production mondiale de blé peut être doublée
L'amélioration de leurs génomes permettrait aux variétés de blé régionales de nourrir une population croissante.
Une analyse inédite du potentiel génétique inexploité du blé montre que les rendements mondiaux ne représentent que la moitié de ce qu'ils pourraient être.
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L'équipe d'experts internationaux, dirigée par Rothamsted Research au Royaume-Uni, affirme que ce "déficit de rendement génétique" pourrait être comblé en développant des variétés de blé adaptées à chaque région - en utilisant l'immense variation génétique disponible dans les banques de gènes de blé mondiales et historiques avec des techniques modernes telles que la sélection rapide et l'édition de gènes.
Les docteurs Mikhail Semenov et Nimai Senapati, qui ont codirigé cette étude, définissent le "potentiel de rendement génétique" d'une culture comme le rendement le plus élevé pouvant être atteint par une variété idéalisée - en d'autres termes, une plante dotée d'un génome optimal qui lui permet de capter l'eau, la lumière du soleil et les nutriments plus efficacement que toute autre.
Le Dr Semenov a déclaré : "Les cultivars de blé actuels ne sont, en moyenne, qu'à mi-chemin par rapport aux rendements qu'ils pourraient produire compte tenu de l'inadéquation entre leur génétique et les conditions locales de culture du blé.
"La production mondiale de blé pourrait être doublée par l'amélioration génétique des cultivars de blé locaux - sans augmenter la superficie mondiale de blé."
À l'aide des données existantes sur la contribution des différents gènes aux caractéristiques individuelles des plantes telles que la taille, la forme, le métabolisme et la croissance, les chercheurs ont effectué des millions de simulations informatiques pour concevoir des plants de blé "parfaits" adaptés à leur environnement local.
Lorsqu'ils ont comparé les performances des cultivars adaptés localement, ils ont constaté dans tous les cas que les variétés de blé actuelles étaient moins performantes en termes de rendement en grains, avec un "écart de rendement génétique" évident entre la réalité et la possibilité.
Selon le Dr Senapati, combler l'écart de rendement génétique contribuerait grandement à nourrir la population mondiale croissante et réduirait la pression exercée pour convertir les habitats sauvages en terres agricoles.
Le blé est la culture la plus répandue dans le monde et, en termes de consommation humaine, c'est la deuxième culture la plus importante après le riz, avec des récoltes mondiales de l'ordre de 750 millions de tonnes.
Depuis la "révolution verte" des années 1960, les rendements ont, en moyenne, triplé, mais cette étude suggère qu'il y a encore beaucoup à faire.
C'est la première fois que ce type d'analyse est réalisé à l'échelle mondiale. L'étude, publiée dans Nature Food, porte sur un total de 53 régions productrices de blé dans 33 pays et couvre tous les environnements mondiaux de culture du blé.
À l'aide d'un modèle de blé de pointe, appelé Sirius, l'équipe a d'abord calculé le rendement potentiel d'un total de 28 variétés de blé couramment utilisées et cultivées sur ces sites, en supposant les meilleures conditions de culture possibles pour chacune d'elles.
Cela a donné des récoltes de moins de quatre tonnes en Australie et au Kazakhstan - contre 14 tonnes de blé produites par hectare en Nouvelle-Zélande.
Ensuite, ils ont conçu des variétés locales "idéalisées" dans le cadre de leur modèle, ce qui a permis d'optimiser plusieurs caractéristiques végétales qui contribuent au rendement et dont la génétique sous-jacente permettra aux sélectionneurs de les améliorer.
Les simulations se sont appuyées sur de nombreuses données relatives à la variation génétique naturelle qui sous-tend les caractéristiques. Il s'agit notamment de la tolérance et de la réponse aux stress de la sécheresse et de la chaleur, de la taille et de l'orientation des feuilles supérieures qui captent la lumière, et du moment où se produisent les principaux événements du cycle de vie.
Les résultats ont montré qu'en optimisant ces caractéristiques clés, les écarts de rendement génétique pouvaient être de 30 à 70 % dans différents pays, avec un écart de rendement génétique moyen mondial de 51 %. Par conséquent, la production mondiale de blé pourrait être doublée en exploitant cet écart de rendement génétique existant afin d'assurer la sécurité alimentaire mondiale de manière durable.
"Comme on pouvait s'y attendre, ce sont les pays dont les rendements actuels sont les plus faibles qui gagneraient le plus à combler leurs écarts de rendement génétique", a déclaré le Dr Senapati.
"Cela dit, même des améliorations dans les pays présentant un écart de rendement génétique moyen de 40 à 50 %, mais avec une grande proportion de la superficie mondiale de récolte de blé - comme les principaux producteurs que sont l'Inde, la Russie, la Chine, les États-Unis, le Canada et le Pakistan - auraient un effet substantiel sur la production mondiale de blé en raison des plus grandes zones de culture du blé concernées."
Avant cette étude, l'ampleur de ces écarts de rendement génétique à l'échelle nationale et mondiale était inconnue.
L'idée d'écart de rendement génétique contraste avec le concept plus ancien d'écart de rendement traditionnel dû à une gestion sous-optimale, où les récoltes sont inférieures au meilleur scénario en raison de facteurs tels que les parasites ou les maladies, le manque de nutriments, ou le fait de semer ou de récolter au mauvais moment.
"Notre analyse suggère que ces écarts de rendement génétique dus à une adaptation génétique sous-optimale pourraient, en termes relatifs, être aussi importants que l'écart de rendement traditionnel dû à une gestion imparfaite des cultures et des sols", a déclaré le Dr Semenov.
"Le blé a été domestiqué pour la première fois il y a environ 11 000 ans, mais malgré cela - et sans parler du séquençage de l'ensemble de son génome en 2018 - la culture est encore loin d'être à son "meilleur niveau génétique"", a-t-il ajouté.
Ont également participé à l'étude d'éminents spécialistes du blé d'Australie, du Danemark, de France, d'Allemagne, des Pays-Bas et du Mexique.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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