La sélection du blé met en évidence la tolérance à la sécheresse sans tenir compte des avantages de l’évitement de la sécheresse : une méta-analyse

Citation

Li, P., Ma, B., Palta, J.A., Ding, T., Cheng, Z., Lv, G., Xiong, Y. (2021). Wheat breeding highlights drought tolerance while ignores the advantages of drought avoidance: A meta-analysis. European Journal of Agronomy, [online] 122 http://dx.doi.org/10.1016/j.eja.2020.126196

Résumé en langage clair

La sécheresse est le principal facteur limitant la production agricole dans le monde. La survie et la productivité des végétaux dans les milieux à ressources limitées en eau dépendent d’une gamme de mécanismes d’adaptation, dont l’échappement à la sécheresse, l’évitement de la sécheresse et la tolérance à la sécheresse. L’échappement à la sécheresse se caractérise par un développement phénologique rapide, ce qui permet aux végétaux de terminer leur reproduction avant le début de la sécheresse. L’évitement de la sécheresse met en jeu des mécanismes comme la réduction de la surface foliaire et de la conductance stomatique qui permettent de réduire le taux de transpiration. Une autre stratégie pour éviter la sécheresse consiste en un système racinaire bien développé et profond, qui est lié à la capacité d’améliorer l’absorption d’eau et qui joue un rôle essentiel dans le maintien de l’approvisionnement en eau. En revanche, la tolérance à la sécheresse repose principalement sur des ajustements osmotiques pour maintenir la turgescence et le volume cellulaire, ce qui permet aux végétaux d’assurer leur croissance en cas de stress hydrique. La sélection visant à améliorer la résistance à la sécheresse des cultures a été un domaine de recherche clé au cours des dernières décennies. Cependant, l’information disponible sur la résistance à la sécheresse des cultures est limitée, en particulier en ce qui concerne les questions suivantes : 1) Comment l’évitement de la sécheresse et la tolérance à la sécheresse ont-ils évolué dans les cultures pendant la domestication? et 2) Comment combler le fossé entre les découvertes théoriques de la recherche et les pratiques d’amélioration génétique des cultures? Dans la présente étude, nous avons utilisé une méta-analyse pour évaluer systématiquement les caractéristiques principales d’évitement de la sécheresse et de tolérance à la sécheresse mises en jeu dans les programmes d’amélioration génétique du blé cultivé en sec. Plus précisément, nous voulions évaluer la tendance évolutive de l’évitement de la sécheresse et de la tolérance à la sécheresse durant le processus de domestication du blé. Nous avons émis l’hypothèse que le processus de sélection du blé axé sur le rendement aurait surtout visé à améliorer la tolérance à la sécheresse, tout en diminuant la capacité d’éviter la sécheresse. Nos résultats ont montré que le processus de sélection du blé a toujours mis en évidence la tolérance à la sécheresse, mais qu’il a continué à masquer les avantages de l’évitement de la sécheresse. Nous avons constaté que l’évitement de la sécheresse et la tolérance à la sécheresse apportent des contributions différentes au rendement grainier. En cas de stress hydrique grave, les génotypes de blé qui présentaient de façon préférentielle un évitement de la sécheresse entraînaient une réduction moindre du rendement grainier et de la biomasse aérienne, tandis que les génotypes qui présentaient une plus grande tolérance à la sécheresse produisaient une biomasse aérienne et un rendement grainier plus élevés en cas de stress hydrique léger et modéré. Par conséquent, l’intégration de l’évitement de la sécheresse dans les génotypes tolérants à la sécheresse pour l’amélioration des nouveaux cultivars est une stratégie importante pour faire face aux changements climatiques. Les résultats de la présente étude fournissent une base solide pour la prise de décisions importantes et éclairées sur l’impact de la résistance à la sécheresse dans les méthodes modernes de sélection des végétaux.

Résumé

© 2020. La tolérance et l’évitement d’une culture sont des mécanismes d’adaptation essentiels pour faire face au stress de sécheresse, mais ils contribuent différemment au rendement grainier. On sait peu de choses sur les différents rôles de ces deux mécanismes dans l’amélioration génétique des cultures à long terme. Nous avons réalisé une méta-analyse pour déterminer les différents effets des mécanismes de tolérance à la sécheresse et d’évitement de la sécheresse sur l’adaptation des cultures de blé à la sécheresse. La méta-analyse a résumé les résultats de 283 articles publiés dans des revues internationales et a illustré que les génotypes primitifs de blé, dont le blé diploïde sauvage et cultivé, le blé tétraploïde et le blé hexaploïde ancien, présentaient une stratégie d’évitement de la sécheresse de façon préférentielle, comme en témoignent la biomasse racinaire élevée, la surface foliaire réduite et la conductance stomatique réduite en cas de déficit hydrique. Les génotypes hexaploïdes modernes présentaient une plus grande tolérance à la sécheresse, comme un potentiel hydrique foliaire élevé et un ajustement osmotique, avec un petit système racinaire. La méta-analyse a indiqué que le processus de sélection du blé cultivé en sec a continuellement amélioré sa tolérance à la sécheresse tout en diminuant sa capacité d’éviter la sécheresse. En cas de grave déficit hydrique, les génotypes hexaploïdes de blé ancien ayant une capacité d’évitement de la sécheresse présentaient une réduction de la biomasse aérienne et du rendement plus faible que les génotypes modernes présentant des caractéristiques de tolérance à la sécheresse plus fortes, tandis qu’en cas de déficit hydrique léger et modéré, les génotypes présentant une plus forte tolérance à la sécheresse avaient une biomasse aérienne et des rendements plus élevés. La méta-analyse fournit de l’information pour la prise de décisions sur l’orientation de l’amélioration génétique des cultures modernes et la mise en œuvre de pratiques de gestion pour faire face au stress de sécheresse, dont la fréquence et la gravité augmentent avec la venue des changements climatiques.

Date de publication

2021-01-01

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