Des chercheurs identifient des gènes clés dans les épis de blé

Des chercheurs chinois ont développé une plateforme de phénotypage haute résolution qui leur a permis de cartographier avec précision 54 caractéristiques morphologiques d'épis de blé provenant de 1.359 XNUMX accessions. Leur étude montre comment la sélection et la combinaison de variants génétiques (haplotypes) tout au long du XXe siècle ont pu contribuer à l'augmentation du volume des épis.

L'équipe a analysé les données de 306 variétés traditionnelles de diverses régions du monde et de 1.053 1900 accessions commercialisées entre 2020 et 40 en Chine. L'analyse génétique a porté sur plus de XNUMX millions de marqueurs SNP, permettant de retracer l'origine, la sélection et l'impact des allèles liés à l'épi.

Les combinaisons haplotypiques ont été identifiées comme les principaux déterminants des variations de la forme et du volume de l’épi, éléments essentiels du rendement en grains.

Volume de l'oreille

L'épi de blé est constitué de structures appelées épillets, qui produisent des fleurs avec des anthères, des carpelles et des glumes. Les scientifiques ont évalué cinq sections égales de l'épi, mesurant la largeur, l'épaisseur, la surface et le volume en vues frontale et latérale. L'épaisseur de l'épi (largeur latérale) et la largeur frontale ont montré une forte corrélation positive avec le poids de l'épi et le poids des grains par épi.

Si la longueur des épis est restée stable au fil du temps, leur largeur et leur épaisseur ont augmenté de manière significative. La stratégie de sélection génétique a permis de surmonter une limite naturelle : la corrélation négative entre les épis longs et les épis larges/épais, fréquente dans les lignées traditionnelles. Cette avancée a permis d'obtenir des épis plus grands, avec un plus grand nombre de grains.

Sélection par régions

L'analyse phylogénétique a divisé les accessions mondiales en deux groupes principaux : asiatiques et européennes. En Chine, les accessions ont été regroupées en quatre phases de diffusion : avant 1960, 1961-1980, 1981-2000 et 2001-2020. La diversité génétique (π) et la différenciation des populations (Fst) ont confirmé que l'introduction de variétés étrangères a été cruciale pour enrichir la base génétique du blé chinois moderne.

Au cours du processus de sélection, les haplotypes défavorables (liés à des oreilles plus petites) ont été progressivement remplacés par des combinaisons génétiques supérieures. La fréquence des haplotypes favorables au volume des oreilles est passée de 12,6 % avant 1960 à 61,1 % après 2000.

Haplotypes favorables

Malgré les progrès de l'amélioration génétique, de nombreux haplotypes favorables restent sous-utilisés, notamment dans des régions comme l'Asie occidentale et l'Afrique. Des combinaisons d'haplotypes efficaces, capables d'augmenter le volume sur plusieurs sections de l'oreille (de la base au sommet), restent présentes dans moins de 30 % des accessions analysées.

De plus, l'analyse a montré que la morphologie de l'oreille peut être régulée indépendamment dans différentes parties : la partie supérieure (P1), le centre (P2-P4) et la base (P5). Cette découverte ouvre la voie à des manipulations génétiques ciblées de certaines parties de l'oreille, avec un potentiel d'adaptation à divers environnements.

Conception moléculaire de la pointe

L'étude a validé fonctionnellement deux gènes candidats – TraesCS6B02G126000 et TraesCS1D02G068300 – responsables de l'augmentation du volume de l'oreille, respectivement dans les parties apicale et basale. Des lignées recombinantes et des populations haploïdes doublées ont confirmé que l'introduction d'allèles spécifiques dans ces gènes peut augmenter le volume de l'oreille jusqu'à 18 %.

Ces gènes ont été utilisés dans des programmes de sélection assistée par marqueurs. L'un des cas les plus réussis a été la création d'une lignée isogénique (BBC-154), dans laquelle l'introduction d'un profil génétique spécifique a augmenté le volume des épis de 53,2 % par rapport à la variété parentale.

Plus d'informations sur doi.org/10.1016/j.celrep.2025.116120