Découvrir le mécanisme génétique qui fait germer précocement les cultures d’orge

Chaque année, des milliards de dollars de récoltes dans le monde périssent à cause de la germination avant récolte (PHS), un phénomène dans lequel les grains ou les graines germent sur la plante avant la récolte. Le processus est déclenché par divers facteurs, tels qu’un temps chaud et humide, qui peuvent gâcher les récoltes et menacer l’approvisionnement alimentaire mondial. Mais cela pourrait appartenir au passé, car une équipe de chercheurs, principalement du laboratoire de recherche Carlsberg au Danemark, a découvert le mécanisme génétique qui contrôle le moment où l’orge doit germer.

Problème auto-infligé

PHS est entièrement un problème que nous avons créé. Lorsque les premiers agriculteurs ont domestiqué l’orge, ils voulaient une culture qui germerait peu de temps après la plantation. Ils ont donc sélectionné des variétés avec moins de dormance naturelle des graines, une pause qui empêche les graines de germer jusqu’à ce que les conditions soient idéales. Même si cela permet aux agriculteurs de planter rapidement après la récolte, donnant parfois deux récoltes, cela présente un inconvénient considérable.

Si les conditions météorologiques sont parfaites avant la récolte, la récolte entière commence à germer tôt sur la tige. C’est un problème car même si vous pouviez le cueillir tôt, le grain est souvent trop humide pour être stocké ou a déjà commencé les changements biochimiques qui ruinent sa qualité alimentaire ou brassicole.

Pour mieux comprendre les causes du PHS, les scientifiques se sont concentrés sur MKK3, un gène connu pour jouer un rôle dans le contrôle de la dormance de l’orge et d’autres céréales. Ils ont analysé l’ADN de plus de 1 000 types d’orge provenant de fermes et de banques de semences du monde entier.

Ils ont également cultivé des variétés d’orge dans des champs pendant plusieurs saisons, en soumettant la moitié à des conditions susceptibles de provoquer le PHS. Cela leur a permis de comparer les grains affectés aux grains normaux. De retour au laboratoire, les chercheurs ont étudié l’expression des gènes et mesuré l’activité des protéines pour voir comment les gènes MKK3 influençaient directement la dormance.

Informations génétiques

Les principales conclusions, selon leur étude publiée dans la revue Sciencec’est que la dormance est contrôlée par plusieurs versions de MKK3, et non par une seule. L’orge sauvage en a un exemplaire, tandis que les variétés domestiquées en ont plusieurs. Cela signifie que plus un plant d’orge possède de gènes MKK3, plus le signal de germination est fort et plus la dormance des graines est courte.

L’étude a également examiné comment les variantes MKK3 se sont propagées en réponse au climat et aux besoins des anciens agriculteurs. Certains étaient hyperactifs et ont été choisis par les agriculteurs d’Europe du Nord pour leur qualité de maltage supérieure. D’autres étaient moins actifs (dormance élevée) et favorisés par les agriculteurs des climats humides, comme l’Asie de l’Est. Cela signifiait que les cultures pouvaient survivre aux moussons sans germer tôt.

Grâce à ces connaissances génétiques approfondies, les auteurs de l’étude espèrent que les agriculteurs d’aujourd’hui pourront cultiver la variété d’orge parfaite pour n’importe quelle région. “Nos travaux montrent que comprendre la complexité génétique de la dormance peut aider les sélectionneurs à développer une orge à la fois productive et résiliente au changement climatique.”

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