L'amélioration du rendement des cultures est nécessaire pour nourrir une population croissante. Cependant, la sélection de cultures à rendement amélioré est difficile : le rendement n'est pas seulement contrôlé par le génotype, mais aussi par la gestion, l'environnement et leurs interactions.

Une nouvelle étude publiée dans in silico Plantes de Yutaka Tsutsumi-Morita et ses collègues de l'Université de Wageningen et de la recherche en collaboration avec l'industrie ont abordé ce dilemme en décomposant le rendement afin de pouvoir les reconstruire.

L'équipe a démêlé la complexité du rendement de la tomate en la décomposant, ou en la disséquant, en composants physiologiquement plus simples moins contrôlés par la gestion ou l'environnement. Pour ce faire, ils ont utilisé deux méthodes de dissection différentes : une basée sur la récolte, et une autre basée sur la production de biomasse (voir image).

Ils ont ensuite déterminé les facteurs génétiques, ou locus de traits quantitatifs (QTL) qui contrôlent les composants. Des analyses QTL ont été effectuées sur une population de lignées consanguines recombinantes (RIL), qui ont été combinées pour produire des hybrides qui ont été cultivés et phénotypés pour les traits dans les modèles de dissection de rendement. Les QTL pour le rendement et ses composants ont été identifiés à l'aide de modèles mixtes.

Considérant les traits composants plutôt que le rendement total, des compromis ont été observés entre les traits composants dans les deux dissections. Par exemple, certains chromosomes contenaient des QTL qui augmentaient le nombre de fruits mais diminuaient le poids frais de chaque fruit.

"Malgré ces compromis, la plupart des QTL de rendement étaient colocalisés (proches les uns des autres sur un chromosome et donc hérités et éventuellement exprimés ensemble) avec des QTL composants, offrant des options pour la construction de génotypes à haut rendement", selon le doctorant Tsutsumi-Morita.

Des modèles multi-QTL ont été utilisés pour associer les caractères de rendement et de composants de rendement aux QTL qui les contrôlent. La précision de la prédiction du rendement à partir des composants QTL variait de 0.56 à 0.63, selon la méthode de dissection du rendement. Le modèle a indiqué que des améliorations génétiques du rendement seront possibles en augmentant le nombre de fruits et le poids sec total des fruits pour compenser les pertes de poids frais des fruits et le rapport poids frais-sec des fruits.

Les modèles de dissection de la récolte et du rendement de la biomasse peuvent servir d'outils utiles pour l'amélioration du rendement de la tomate en combinant l'un ou l'autre ou les deux en combinant des QTL de composants individuels et des prédictions de composants multi-QTL.