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Résultats du programme européen GLIP sur les légumineuses à graines

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Paris, France
November 9, 2007

Source: INRA

Le programme européen GLIP "Grain legumes integrated project" organise un congrès de restitution de ses premiers résultats à Lisbonne du 12 au 16 novembre 2007. Lancé en 2004 pour développer de nouvelles stratégies pour promouvoir la culture des légumineuses en Europe et leur utilisation pour l’alimentation animale, GLIP a réuni 67 laboratoires de 25 pays dans le cadre du 6ème programme cadre de recherche et développement, dont 14 laboratoires de l’INRA, implantés dans les centres de Dijon, Montpellier, Nantes, Rennes, Toulouse et Versailles. Les légumineuses sont essentielles pour développer une agriculture durable et respectueuse de l’environnement. Mais elles sont encore trop peu cultivées en Europe.

Les légumineuses sont une source de protéines de qualité pour l’alimentation humaine (haricot, lentille, pois, pois chiche, fève) ou pour l’alimentation animale, sous forme de graines (pois, féverole, soja, lupin) ou sous forme de fourrages (luzerne, trèfle).

Parce qu’elles possèdent la capacité d’utiliser l’azote atmosphérique, grâce à une symbiose avec des bactéries fixatrices d’azote, les légumineuses ne nécessitent pas l’utilisation d’engrais azotés. Ce qui permet d’économiser l’énergie fossile nécessaire à la production, au transport et à l’épandage de ces engrais et les émissions de CO2 qui leur sont associées. Cependant, pour des raisons en partie historiques, les légumineuses sont peu cultivées en Europe, qui importe de 70 à 75% de ses besoins en protéines végétales principalement sous forme de soja en provenance du Brésil, d’Argentine et des Etats-Unis.

Le programme interdisciplinaire européen GLIP, coordonné par T.H. Noel Ellis (Norwich, Royaume-Uni) a été lancé en 2004 pour améliorer les connaissances sur la biologie, la culture et l’utilisation des légumineuses à graines, afin de lever les verrous techniques qui freinent leur développement en Europe. Les principaux résultats sur les qualités nutritionnelles et agronomiques des légumineuses sont exposés lors du colloque de Lisbonne, du 12 au 16 novembre 2007.


Les avantages nutritionnels des légumineuses quantifiés

Les chercheurs ont démontré que les légumineuses à graines cultivées en Europe constituent potentiellement une bonne source alimentaire pour les animaux d’élevage. Ils ont également développé des méthodes de fractionnement des farines des graines permettant de fournir des aliments suffisamment enrichis en protéines pour répondre aux besoins de l’aquaculture.


L’accumulation des protéines dans les graines décryptée

Les facteurs et constituants majeurs impliqués dans l’accumulation des protéines dans la graine et dans leur assimilation par les animaux d’élevage ont été caractérisés, à partir à la fois d’espèces d’intérêt agronomique comme le pois et de la légumineuse modèle Medicago truncatula.


Des gènes d’intérêt agronomique caractérisés

Les chercheurs ont caractérisé des gènes impliqués dans la résistance génétique aux parasites et aux pathogènes chez le pois, la féverole et le pois chiche ou à défaut dans l’espèce modèle Medicago truncatula, lorsque l’identification était difficile chez les espèces cultivées.
D’autre part, les recherches ont abouti à l’identification chez le pois de cinq nouveaux gènes importants dans le contrôle de l’architecture de la plante, qui conditionne de nombreuses réponses, comme la progression des maladies, la compétition pour les ressources ou le contrôle de la période de formation des graines.

Un bilan économique et environnemental positif

Par la méthode d’analyse des cycles de vie, les chercheurs ont dégagé une vue globale des effets de l’introduction de légumineuses à graines dans des rotations dans différentes régions de l’Europe. Ils ont montré que le bilan global - énergétique, financier et environnemental - est positif et ont identifié les conditions requises pour optimiser ce bilan.
 

A la base de ces résultats, le développement des outils génomiques

Pour connaître les gènes impliqués dans les étapes clés du développement des légumineuses (formation de la graine, résistance aux pathogènes, etc.…), le programme a développé des outils de génomique et de post-génomique auxquels l’INRA a largement participé :
  • Participation au séquençage du génome de l’espèce modèle : Medicago truncatula, qui possède un génome de taille réduite. Deux chromosomes sont séquencés par des équipes européennes, en France (INRA et Génoscope) et au Royaume-Uni (John Innes et Sanger Institutes). 
  • Création de collections de mutants chez M. truncatula pour caractériser la fonction des gènes "candidats" identifiés. Trois méthodes complémentaires ont été développées par des équipes de l’INRA, du CNRS et du John Innes Institute (i) par délétions (élimination d’un fragment d’ADN), (ii) par étiquetage de gènes (à l’aide d’un élément transposable facile à repérer), (iii) par mutations ponctuelles.
  • Création par des équipes de l’INRA d’une collection de mutants chez le pois et clonage du génome dans des vecteurs de type "BAC". Des gènes de pois contrôlant des caractères agronomiques ont ainsi pu être identifiés. 

Une action internationale coordonnée

La création des outils génomiques pour les légumineuses s’est déroulée dans un souci permanent de coordination au niveau international. Il y a eu en particulier accord préalable entre les pays pour adopter un traitement bioinformatique commun des données génomiques - ce traitement consiste à identifier les gènes et leurs fonctions putatives par comparaison avec les génomes connus d’autres organismes. Le système d’annotation automatique et d’analyse a déjà permis d’identifier plus de 40.000 gènes présomptifs chez M. truncatula.
Cette approche coordonnée est une première pour les légumineuses, au niveau international. Un des axes du programme est d’ailleurs consacré à la coordination, à la formation et au transfert, permettant aux participants d’accéder aux plateformes et aux nombreuses ressources génétiques et génomiques construites dans le cadre de ce projet et à les valoriser. Le partenariat a été étendu en cours de projet à des équipes de pays extérieurs à l’Union européenne (Afrique du Sud, Brésil, Chine, Egypte, Maroc, Territoires Palestiniens, Russie, Tunisie) qui ont des expertises pour l’étude des légumineuses et ont pu ainsi collaborer avec des équipes européennes et accéder aux ressources développées par le GLIP. Enfin une plateforme de transfert technologique (Grain Legumes Technology Transfer Platform, GL-TTP) a été mise en place avec des partenaires industriels pour faciliter les interactions avec les utilisateurs.

Perspectives

Le programme européen GLIP a établi des réseaux de collaboration interdisciplinaire associant des spécialistes de disciplines complémentaires qui ont appris à parler un langage commun. Des plateformes technologiques et des ressources génétiques et génomiques ont été développées qui vont grandement faciliter les recherches sur les légumineuses. Celles-ci ont un rôle éminent à jouer pour répondre aux nouveaux défis de l’agriculture européenne, c’est-à-dire non seulement satisfaire les besoins alimentaires mais également les besoins en biomasse et bioénergie. Seule une extension des superficies consacrées aux légumineuses, c’est à dire leur inclusion dans des rotations, permettra d’atteindre ces objectifs tout en respectant l’environnement. Les ressources crées pendant le GLIP devraient permettre d’améliorer non seulement l’utilisation des légumineuses à graines (pois, féverole), mais également les légumineuses fourragères (luzerne et trèfle), et ligneuses (comme le robinier) pour les taillis à courte rotation

 

 

 

 

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