L'impact du stress environnemental sur la qualité des graines
«Malgré l'importance cruciale des semences pour la productivité agricole et la préservation de l'écosystème, nous ignorons encore beaucoup de choses sur le rôle joué par l'environnement sur le développement et le stockage des graines, et encore plus important, sur la façon dont il affecte leur qualité», déclarait en 2014 le professeur Ilse Kranner, directrice de l'institut de botanique de l'Université d'Innsbruck. Spécialisée dans la réponse des plantes au stress, en particulier dans des conditions environnementales extrêmes, le professeur Kranner a ensuite eu l'occasion unique de participer au projet ECOSEED. Ce consortium a réuni 11 partenaires provenant d'Autriche, du Royaume-Uni, d'Allemagne, de France et d'Espagne et ayant de solides antécédents en biologie des graines et en sciences convergentes, dans le seul but d'explorer ce qu'il advient des graines soumises à un stress environnemental. La première étape a consisté à fournir une définition de l'expression «qualité des graines»: «La qualité des graines a été définie comme 'la somme de toutes les caractéristiques acquises par la graine, depuis son développement dans la plante mère jusqu'à sa germination'», explique le professeur Kranner. «Les caractéristiques de qualité que nous avons étudiées comprennent la viabilité, la vigueur, la dormance, la longévité et le vieillissement de la graine, ainsi que d'autres marqueurs importants pour les négociants de semences, comme le 'poids de 1 000 graines' et le nombre de graines par plante.» Quatre plantes cultivées ont été identifiées comme étant d'excellents candidats pour la recherche: l'Arabidopsis, ou arabette des dames, en raison de l'important volume de données scientifiques déjà disponibles; Brassica oleracea pour sa représentativité en tant que légume cultivé; l'orge commune en raison de son importance pour l'agriculture mondiale et le tournesol pour son statut de deuxième plante oléagineuse cultivée dans l'UE (après le colza). Les plantes ont été cultivées dans des conditions stressantes de température élevée et de sécheresse, qui devraient s'aggraver du fait des changements climatiques. Le consortium a étudié toutes les étapes du cycle de vie de ces graines: lorsqu'elles sont encore présentes dans la plante mère, durant le stockage et pendant la germination. «Nous avons utilisé des techniques scientifiques de pointe pour identifier les voies de régulation moléculaire importantes et les commutateurs cellulaires clés servant de médiateurs pour que les graines perçoivent les signaux environnementaux. Nous avons également cherché à établir leur importance pour la qualité des graines en aval et le développement des plantules», explique le professeur Kranner. L'équipe a ensuite pu identifier les gènes et les technologies contribuant à la prévision de la qualité des semences. Ces connaissances ont ensuite été utilisées pour des espèces sauvages et ont alimenté un modèle de la dépendance des caractéristiques de qualité des graines vis à vis des facteurs environnementaux. «Les marqueurs de qualité des graines pourraient contribuer au suivi régulier de la qualité des semences stockées et fournir également une meilleure base pour l'utilisation du matériel génétique des plantes sauvages, au bénéfice de l'agriculture et de la conservation», s'enthousiasme le professeur Kranner. «La qualité des graines est un facteur important pour le potentiel de stockage prolongé à sec, une caractéristique qui n'est pas seulement importante pour la conservation des plantes dans les banques de graines mais qui est aussi à la base du commerce international de semences agricoles dont le chiffre d'affaires est estimé à 42 milliards de dollars.» Outre ces marqueurs, ECOSEED a également établi les lignes directrices d'une meilleure gestion des semences par l'intermédiaire de l'ISTA (International Seed Testing Association), dont des recommandations sur le commerce des semences ainsi que sur la collecte et le stockage des graines en vue d'améliorer la sélection, la gestion des cultures et les activités de conservation. «Nous espérons que nos résultats bénéficieront autant à la conservation des plantes qu'à l'agriculture. D'un point de vue plus scientifique, nous pensons qu'ils ont radicalement changé notre compréhension des performances des graines dans un environnement en mutation.» Parallèlement, le consortium envisage la possibilité d'initier d'autres projets financés par l'UE par le biais d'actions Marie Sklodowska-Curie, comme un Réseau de formation initiale (ITN). Des demandes bilatérales de financement devraient être déposées par différents partenaires d'ECOSEED, si et lorsque leurs conseils nationaux de recherche respectifs annonceront des propositions de financement.
Mots‑clés
ECOSEED, biologie des graines, agriculture, productivité, stockage, développement des graines, qualité des semences, arabette des dames, brassica oleracea, gènes végétaux