Le pâturage des prairies tropicales par le bétail fournit de la nourriture à des millions de personnes et des moyens de subsistance à un grand nombre d'agriculteurs et de petits exploitants dans les pays en développement. Les pâturages et les parcours ont une profonde influence sur l'environnement. En tant que végétation dominante sur une grande partie des terres du monde, couvrant des zones allant des plaines inondables aux hautes terres, les prairies comptent parmi les types de végétation les plus importants et les plus sensibles sur le plan environnemental. Les prairies sont pâturées par des animaux utilisés pour l'alimentation humaine et sont souvent impropres à d'autres activités agricoles. Ainsi, malgré l'appel récent du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat pour que les gens mangent moins de viande, la production animale sur les prairies restera importante pour les économies et l'approvisionnement alimentaire pour l'avenir prévisible. De plus, le pâturage est souvent essentiel au maintien des paysages et à la maximisation de la biodiversité des prairies. Les prairies fournissent des services écosystémiques tels que la stabilisation des sols, la prévention de l'érosion, la purification et le ralentissement de l'écoulement de l'eau. Il est vital que les prairies soient aussi productives et écologiquement durables que possible. L'agriculture doit être efficace pour minimiser l'utilisation des terres tout en garantissant une production alimentaire fiable et en préservant les moyens de subsistance dans un climat en évolution.
Même de petites améliorations de la performance des pâturages par l'amélioration génétique des graminées peuvent offrir des avantages à la fois économiques et environnementaux, que ce soit par l'impact des graminées elles-mêmes, y compris la réduction de l'utilisation d'herbicides, de pesticides et d'engrais, ou par la réduction de la pression pour augmenter les surfaces cultivées. . Un meilleur pâturage peut réduire le besoin de cultures de plein champ, dont environ un tiers sont destinées à l'alimentation des animaux. L'amélioration des graminées peut provenir de l'exploitation de la biodiversité génétique, de la découverte et de la réunion de traits bénéfiques pour l'environnement et d'une productivité accrue. Notre projet de recherche implique un partenariat entre CIAT (The International Center for Tropical Agriculture) basé en Colombie, et les institutions britanniques, University of Leicester, Rothamsted Research, Earlham Institute et le Centre for Ecology & Hydrology. Nous adoptons une approche à trois volets pour améliorer les graminées fourragères tropicales, en mettant l'accent sur la Panicum et Brachiaire (Urochloa) genres : nous mesurons la diversité génétique présente dans les espèces ; nous identifions les caractéristiques critiques liées à l’environnement, à la productivité et à l’économie rurale ; et nous développons des approches améliorées pour la reproduction et la sélection, afin d’identifier les meilleurs caractères qui amélioreront les variétés de graminées pour les agriculteurs.
Outre la productivité et la résistance aux maladies, nous étudions l'importance et les bases génétiques d'un ensemble de caractères liés à l'environnement et à la durabilité. Nos travaux revêtent une importance mondiale, mais à court terme, ils contribueront au programme d'amélioration des graminées de renommée internationale du CIAT. Parmi les caractères étudiés figurent les caractéristiques génétiques liées à la nitrification du sol, la résistance à la sécheresse, la tolérance à l'engorgement, l'allélopathie (comment les plantes rivalisent entre elles en utilisant leurs propres substances chimiques) et la résistance aux insectes (en particulier à la cicadelle écumeuse). Nous examinerons également la génétique des graminées liée au pâturage, comme la teneur en lipides des feuilles, qui influe sur les émissions de méthane (gaz à effet de serre) des vaches, et les modifications de la paroi cellulaire affectant la digestibilité. Des caractères tels que la productivité et la digestibilité des graminées déterminent le nombre de bovins qu'un pâturage peut supporter, et une production accrue réduit la pression sur les habitats naturels riches en biodiversité, comme les forêts, pour les convertir en terres agricoles. Notre projet analysera également les raisons pour lesquelles les agriculteurs n'utilisent pas de semences de graminées améliorées ; cette analyse fournira des informations essentielles pour optimiser l'utilisation des connaissances acquises au cours du projet et soutenir les futurs efforts d'amélioration des graminées au CIAT. Ce projet contribue donc au développement économique en améliorant les conditions de vie et l'environnement des agriculteurs et des communautés locales.
Le CIAT possède l'une des banques de gènes les plus complètes de graminées fourragères tropicales, et ces ressources génétiques sont essentielles à la découverte de nouveaux caractères utiles. Ces ressources sont mises à la disposition du monde entier. Depuis les travaux de Norman Borlaug, récompensés par le prix Nobel et menés à l'institut partenaire du CIAT, CIMMYT (Centre international d'amélioration du maïs et du blé) basé au Mexique, nous avons constaté l'impact global positif de l'amélioration génétique. Dans notre projet, nous avons mesuré la diversité de tous les gènes dans plus de 10% de la collection de matériel génétique. Cette énorme quantité de données - bien plus de 500 milliards de bases d'ADN - a été rendue publique en janvier 2019 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/513453Un autre défi consiste à identifier les plantes présentant un potentiel de croisement pour la sélection variétale. La prochaine étape du projet consistera à utiliser des techniques modernes pour déterminer les graminées les plus adaptées aux programmes de sélection. Nous exploiterons les informations génétiques des graminées pour développer une plateforme de génotypage qui accélérera la sélection des plantes mères pour la production de variétés améliorées. Cette technologie révolutionne la sélection végétale et notre projet nous permettra d'appliquer le génotypage et les techniques de sélection moléculaire aux graminées fourragères tropicales.
Comme l'a écrit le Dr Ruben Echeverria, directeur général du CIAT, « l'élevage fournit une grande partie des protéines nécessaires à une alimentation équilibrée de la population mondiale et constitue une part importante de l'économie des zones rurales. Dans le même temps, il est généralement associé à des problèmes environnementaux tels que la déforestation et les émissions élevées de gaz à effet de serre. Nous pensons qu'une intensification durable de la production animale réduira l'impact environnemental tout en répondant aux besoins en aliments protéinés d'une population croissante dans le monde. Le professeur Alison Goodall, chef du département de génétique et de biologie du génome à l'Université de Leicester, au Royaume-Uni, ajoute : « La recherche proposée s'aligne fortement sur les grands thèmes de la sécurité alimentaire et de la recherche qui soutient le développement économique des pays en développement, générant des solutions aux défis mondiaux. grâce à des activités de recherche et d'impact de classe mondiale.
La sélection de meilleures cultures est une entreprise de longue haleine, et le CIAT dispose déjà de pipelines de sélection pour les graminées fourragères tropicales. Notre projet est conçu pour compléter et accélérer la sélection en exploitant une large biodiversité et les dernières technologies génomiques rentables, conduisant via des améliorations des graminées fourragères, à une sécurité alimentaire accrue, à une réduction de la pauvreté rurale et à une utilisation efficace et durable des terres comme pâturages.
Remerciements
Cette recherche est financée par le UK Biotechnology and Biological Sciences Research Council par le biais du RCUK-CIAT Newton-Caldas Fund Sustainable Tropical Agricultural Systems Program prix d'amorçage de la pompe "Exploitation de la biodiversité dans les graminées fourragères tropicales Brachiaria/Panicum utilisant la génétique pour améliorer les moyens de subsistance et la durabilité" BB /R022828/1.
Le projet est une collaboration entre les co-PI Dr Rowan Mitchell (Rothamsted Research), Dr Jill Thompson (Centre for Ecology & Hydrology CEH), Dr Jose de Vega (Earlham Institute) et Pat Heslop-Harrison (Université de Leicester) avec des contributions particulières aux recherches du Dr Paulina Tomazewska (Leicester) et du Dr Till Pellny (Rothamsted). Les partenaires du CIAT impliqués dans la recherche sont le Dr Michael Peters, le Dr Valheria Castiblanco, le Dr Jacobo Arango, le Dr Stefan Burkart, le Dr Lou Verchot, le Dr Joe Tohme et le Dr Juan Andres Cardoso.
