La sélection et l'utilisation de la biodiversité dans les cultures à multiplication végétative constituent un défi particulier, de nombreux cultivars de plantes cultivées dans le monde étant «améliorés» uniquement dans le sens d'être sélectionnés à partir de variétés locales. Les cultures ont souvent des bases génétiques étroites. Une combinaison de stérilité et, là où des parents fertiles sont trouvés, la difficulté de restaurer les traits de base de la domestication dans tous les croisements signifie que les programmes de sélection n'ont eu qu'un succès limité. Cette semaine, je suis à la réunion finale d'un programme sur les outils moléculaires pour l'amélioration de la qualité des cultures à multiplication végétative les plus importantes au monde : la banane (et la banane plantain, Musa espèces) et le manioc (manihot ou tapioca, manihot esculenta). Ensemble, ces cultures fournissent une part importante des calories consommées en Asie et en Afrique, la plupart étant cultivées par de petits exploitants pour leur propre consommation ou comme culture de rente locale dans les pays à faible revenu et à déficit alimentaire, notamment en Afrique subsaharienne et en Asie. Cependant, par rapport à d'autres cultures de base, notamment les céréales, la compréhension de la diversité naturelle et les stratégies de sélection de variétés améliorées pour la sécurité et la qualité alimentaires sont extrêmement limitées pour la banane et le manioc.
La réunion fait partie d'un Projet de recherche coordonnée (CRP) parrainé par l'Agence internationale de l'énergie atomique, AIEA, dans le cadre d'un programme conjoint avec l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO). Il s'agit de l'une de leurs séries en cours d'importants PRC qui visent à renforcer et à partager les capacités dans l'application des résultats scientifiques et des approches technologiques à la génétique et à la sélection végétale. La liste des origines des participants au projet, y compris l'Indonésie, les Philippines, le Mexique, la Chine, Cuba, le Bangladesh, l'Inde, le Ghana, le Kenya et le Nigéria, ainsi que notre hôte, le Brésil et l'Europe, montre la portée mondiale du programme et son grand intérêt. dans le développement et l'utilisation de nouvelles approches pour l'amélioration de la banane et du manioc. Asha Nair et Chikelu Mba ont rendu compte de la réunion précédente en Inde dans Current Science (2007)Brad Till a récemment succédé à Chike (qui a rejoint la FAO) en tant que coordinateur de projet de l'AIEA, et Nicolas Roux représente Bioversity International.
Il est toujours intéressant de comparer les objectifs du programme à ses résultats : j’ai participé à la réunion, organisée par Mirek Maluszynski, en 2004, où les objectifs du programme ont été définis avec Perry Gustafson (Missouri) et Martin Fregene (CIAT, Columbia). Ces six dernières années, la compréhension des bases génétiques des caractères associés aux caractéristiques post-récolte a été reconnue comme beaucoup plus importante : j’ai blogué sur le gaspillage alimentaire sur AoBBlog plus tôt dans l’année. Nous n’avions pas anticipé l’impact que les nouvelles méthodes de séquençage de l’ADN, moins coûteuses, auraient sur les travaux rapportés par la quasi-totalité des participants. Il est certain que les objectifs de mesure de la diversité, de recherche de caractères utiles aux agriculteurs et aux consommateurs, et de développement de stratégies de culture moléculaire et tissulaire, incluant l’utilisation de mutations, ont été atteints grâce au travail des participants. Ici à Brasilia, nous avons observé une série de résultats précieux sur la mesure de la diversité génétique grâce à divers outils moléculaires, désormais applicables aux cultures « orphelines » dont la base de recherche est limitée. Tous les intervenants ont gardé à l'esprit l'application de leurs travaux à la diffusion de cultures génétiquement améliorées auprès des agriculteurs, avec une place importante accordée aux approches de culture tissulaire pour la propagation et la distribution de matériel amélioré. Tant pour la banane que pour le manioc, le public a pu observer des résultats remarquables issus de l'induction de mutations par rayons gamma et EMS. Plus de 3000 XNUMX variétés de cultures ont déjà été sélectionnées.Base de données des variétés mutantes de l'AIEA) ont été libérés de mutations induites. En utilisant des doses de rayonnement de 30 à 50 Gy et en développant de nouveaux protocoles de culture tissulaire pour la propagation dans le cadre de ce projet, Emma Sales a prévisualisé plusieurs lignées basées sur des variétés de bananes des Philippines avec une altération des enzymes de ramollissement de la paroi cellulaire et de la pulpe (polygalacturonidases et protéases) qui ont augmenté la durée de conservation. de bananes mûres de plusieurs jours. Enny Sudarmonowati (Indonésie), Luiz Carvalho (Brésil) et Andrew James (Mexique) ont montré des résultats approfondis sur la diversité des amidons dans le manioc et la banane, où le changement de la nature des amidons a des impacts majeurs sur les utilisations finales (notamment pour les biocarburants et l'éthanol production) et la valeur de la récolte. Zaochang Liu (Chine) a montré ses résultats avec des améliorations impressionnantes du rendement des mutants de rayonnement, bien que la stabilité à long terme ne soit toujours pas claire. Plusieurs articles (dont Peter Njau, Kenya et John Beeching, Royaume-Uni) ont discuté du problème de la production de cyanure dans les feuilles de manioc qui est transporté vers les racines, ce qui les rend impropres à la consommation - bien que John ait noté que ce caractère peut avoir été sélectionné par inadvertance parce que le cyanure est une source d'azote pour la racine et peut améliorer la qualité du stockage, tout en étant désagréable pour les rongeurs et autres ravageurs. Des articles d'Andrew James (Brésil), de Robert Miller (Mexique), ainsi que mon propre rapport de travail avec Mohamad Azhar (maintenant à Nuclear Malaysia) ont discuté des progrès accomplis dans la compréhension de certains des gènes résistants aux maladies disponibles dans les cultures - un travail qui soutiendra la diffusion de nouvelles variétés dans les années à venir. Chez les bananiers, Mamun (Bangladesh) a discuté de certains des protocoles de culture tissulaire et des performances des plantes de terrain tandis que notre collaborateur Asha Nair (Inde) a montré des données sur la culture d'anthères et la production d'haploïdes chez le bananier, avec de nombreuses données moléculaires sur la perte de variation allélique dans les cultures. Ma propre conférence s'est concentrée sur le bananier, couvrant les travaux sur le développement de marqueurs chez le bananier (voir, par exemple, Domestication des bananes, 2007; et la fascinante proposition sur les origines de la banane d'un groupe dont l'un des participants, Jaroslav Dolezel, voir AoBBlog pour une discussion (y compris des liens vers le manioc) et plus sur Les origines de la banane comestible hybride et plus de Alun Salt), et de passer à la discussion des bases moléculaires des différences évolutives au sein et entre les cultivars et les espèces.
Plusieurs participants ont évoqué la pertinence des travaux de notre groupe pour les Objectifs du Millénaire pour le Développement. Nous sommes tous convaincus de la nécessité de recherches et de sélection avancées sur les cultures pour contribuer à la réduction de la pauvreté. J'aborderai plus tard le nouveau paradigme de sélection de la « superdomestication » (voir mon article avec Duncan). Vaughan et coll., 2007), où le partenariat entre les utilisateurs finaux (agriculteurs et consommateurs) et les sélectionneurs considère les exigences idéales pour une nouvelle variété, qui est ensuite livrée en exploitant les connaissances sur la diversité génétique et les technologies de sélection.
Alors que les présentations touchent à leur fin, nous réfléchissons à la publication coordonnée de nos résultats et aux projets futurs de recherche et de collaboration. Les résultats de réunions comme celle-ci ont souvent été publiés dans les rapports techniques de l'AIEA, un format très spécialisé qui n'utilise pas le format 21.st approches du siècle pour rendre la recherche de haute qualité entièrement disponible et citable, liée par une publication Web de haute qualité (dans ce cas, par Oxford University Press et Highwire Press). Par conséquent, notre intention est que les travaux discutés lors de la réunion qui répondent à des normes rigoureuses d'examen par les pairs soient publiés sous la forme d'un groupe d'articles dans la revue en libre accès Plantes AoB, grâce à la générosité du Annals of Botany L'entreprise a financé les coûts de la publication en libre accès et Mike Jackson, rédacteur en chef de la revue. Tous les articles seront ainsi entièrement disponibles sur Pubmed Central et toutes les autres bases de données de citations et plateformes de recherche. Grâce au libre accès, l'AIEA pourra diffuser les articles sous forme de recueil. Ces travaux, généralement spécialisés, auront un impact potentiellement important et seront utiles pour les approches spécifiques et générales de la sélection moléculaire des plantes. Je me réjouis donc de la perspective d'une publication sous ce nouveau format.
D'un point de vue botanique, il est toujours passionnant de se rendre au Brésil, à la fois parce que c'est peut-être le plus grand « hot spot » de biodiversité au monde, et aussi parce que c'est le producteur le moins cher au monde pour de nombreux produits agricoles. C'est ma première visite à Brasilia, une ville construite sur le cerrado comme nouvelle capitale à partir des années 1960. Nous avons pu admirer de nombreux espaces verts (malgré une pluie fine, typiquement britannique, bien que 5 °C plus chaude que le meilleur de notre été), mais il y a peu de traces de flore indigène sur les sols latéritiques tropicaux rouge vif. La « plante sensible » Mimosa Pudica fleurit abondamment dans certaines zones herbeuses, la première fois que je vois cette plante à l'état sauvage, et la gamme variée d'arbres légumineux aux fleurs allant du blanc au bleu, au rouge et au jaune est des plus impressionnantes. Plus tard dans la semaine, nous avons une journée sur le terrain, donc d'autres suivront ici.
