Découvrir les 150 ans d'histoire de la sélection de l'orge pour la bière au Japon
Des chercheurs utilisent la technologie de l'ADN pour repérer les traces des efforts de sélection inscrits dans les génomes des cultivars élites modernes d'orge japonaise
L'orge est une culture de base ayant plusieurs applications, servant de source d'alimentation, d'aliment pour le bétail et d'ingrédient pour le brassage du malt. Disséminés à l'origine depuis la Chine et la péninsule coréenne il y a environ 2 000 ans, tous les cultivars d'orge japonais étaient à six rangs pour l'alimentation humaine jusqu'aux années 1880. Après l'éveil culturel de l'ère Meiji, le Japon a dû créer sa propre brasserie nationale. Afin de fournir des matières premières aux industries brassicoles naissantes, des cultivars d'orge à bière à deux rangs ont été introduits de l'Ouest en tant que ressources génétiques. La sélection de nouveaux cultivars d'orge à bière a été lancée pour s'adapter au climat rigoureux et aux maladies endémiques du Japon.
Dernièrement, le virus de la mosaïque jaune de l'orge (BaYMV) a dévasté les cultures d'orge au Japon. La plupart des cultivars japonais d'orge à six rangs sont résistants ou modérément résistants au BaYMV. Malheureusement, les cultivars occidentaux à deux rangs récemment introduits sont très sensibles à cette maladie.
Les gènes qui confèrent une résistance au BaYMV, tels que la résistance à la mosaïque jaune 5 (rym5) et rym3, ont été couramment utilisés pour sélectionner des cultivars d'orge résistants au BaYMV. Ces cultivars sont également économiquement adaptés à l'agriculture et présentent des qualités de maltage acceptables. Toutefois, on s'est inquiété du fait que la sélection intensive de cultivars d'orge de brasserie à deux rangs résistants au BaYMV puisse avoir réduit leur diversité génétique.
Pour évaluer la diversité de deux cultivars japonais modernes d'orge de brasserie étroitement apparentés, 'Sukai Golden' et 'Sachiho Golden', le professeur Shin Taketa de l'Institut des sciences et ressources végétales de l'Université d'Okayama, et le Dr. Keiichi Mochida du RIKEN Center for Sustainable Resource Science, ainsi que le professeur Shunsuke Yajima du NODAI Genome Research Center, Tokyo University of Agriculture, le docteur Hidekazu Takahashi du Food and Agricultural Sciences, Fukushima University, et le docteur Toshinori Sotome du Tochigi Prefectural Agricultural Experiment Station, ont analysé l'expression des gènes et les polymorphismes mononucléotidiques (SNP) en séquençant les ARN de graines immatures âgées de 20 jours. Les résultats de leur étude ont été publiés en ligne dans Breeding Science le 28 octobre 2023.
Le séquençage de l'ARN est une méthode efficace pour obtenir rapidement des profils complets d'expression génique et des données génomiques sur les SNP, qui sont des variants à base unique dans l'ADN qui peuvent parfois être à l'origine de différences de sensibilité aux maladies entre les populations.
Leurs analyses ont montré que ces deux cultivars japonais possédaient des caractéristiques uniques et contrastées liées à la qualité du maltage et au(x) gène(s) de résistance au BaYMV. Les chercheurs ont notamment détecté 2 419 SNP spécifiques à Sukai Golden et 3 058 SNP spécifiques à Sachiho Golden, soit un nombre élevé de SNP par rapport aux séquences génomiques de deux cultivars de référence.
Au sujet de leurs résultats, le professeur Taketa ajoute : "Cette étude a permis de détecter des traces essentielles de l'amélioration de l'orge japonaise inscrites dans les génomes de deux cultivars modernes de haute qualité. La sélection de l'orge à bière japonaise a commencé il y a environ 150 ans par l'introduction de l'orge à bière occidentale de haute qualité. Le climat chaud et humide du Japon et les maladies virales transmises par le sol ont entravé le développement d'une orge à bière adaptée au Japon. Les cultivars occidentaux d'orge à bière ont inévitablement dû être croisés avec des orges d'Asie orientale résistantes aux maladies virales, bien que ces dernières présentent des caractéristiques de qualité brassicole indésirables. Il a été extrêmement difficile de trouver un équilibre entre la résistance aux maladies virales et la qualité brassicole. "
Deux groupes de SNP ont été détectés dans 'Sukai Golden' montrant l'incorporation du gène de résistance au BaYMV rym5 sur le bras long de 3H et le gène ant2 sans anthocyane sur le bras long de 2H, respectivement.
De même, le gène de résistance rym3 de 'Haganemugi' a été cartographié dans la région proximale de 5H. L'analyse des haplotypes des progéniteurs des deux cultivars modernes de malterie a révélé que ce gène rym3 particulier a été introduit indépendamment dans 'Sukai Golden' et 'Sachiho Golden'.
Cette étude des transcriptomes des graines immatures de deux cultivars élites japonais d'orge de malterie pourrait fournir des informations importantes sur l'amélioration de la qualité des graines et de la résistance au BaYMV. En conséquence, le professeur Taketa conclut : "Nous savons que les croisements répétés et la sélection rigoureuse des cultivars d'orge ont permis de s'adapter au rude environnement agricole japonais. C'est ainsi que des cultivars modernes d'orge à bière japonaise de haute qualité ont été développés au cours des 150 dernières années et continuent d'évoluer pour l'avenir, grâce aux efforts acharnés des sélectionneurs publics et privés".
En résumé, cette étude souligne le rôle central de la recherche sur l'orge dans la proposition de mesures efficaces à long terme pour éviter que les gènes de résistance de l'orge ne deviennent inefficaces contre les souches variantes du virus. Les phytogénéticiens devraient concevoir des stratégies efficaces pour l'utilisation durable des sources limitées de gènes de résistance aux virus.
A : Images en gros plan d'une seule feuille d'orge. A-1 : Feuille infestée par le virus de la mosaïque jaune présentant un symptôme de mosaïque apparemment jaunâtre, A-2 : L'accession résistante présente une feuille verte et saine. B : Images de plantes entières. B-1 : L'accession fortement infestée présente un jaunissement et un flétrissement sévères - le rendement et la qualité correspondants se détériorent. B-2 : Cultivar résistant avec des feuilles vertes et saines.
Professor Shin Taketa from Okayama University
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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