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Le fonctionnement de la photosynthèse est un excellent indicateur de l'état sain ou stressé d'un végétal. Ici  la mesure est effectuée sur une feuille. L'appareil (Fluorimètre Walz) envoie une lumière de saturation sur les pigments photosynthétiques, et mesure en contrepartie l'énergie ré-émise par fluorescence. Plus celle-ci est importante, moins la feuille est capable d'absorber et d'utiliser l'énergie solaire, ce qui est un signe de stress.. © © INRA, MAITRE Christophe

Adaptation des productions végétales

Projet SELFADAPT - Adaptation aux changements climatiques sous autofécondation

Dans ce projet, nous étudions une petite luzerne sauvage (Medicaco truncatula) dont plusieurs populations ont été suivies durant plus de 25 ans pour rechercher un changement de date de floraison en lien avec le changement climatique ainsi que les gènes impliqués et les spécificités des espèces autofécondantes pour rechercher de telles traces de sélection dans le génome.

Mis à jour le 09/04/2015
Publié le 02/10/2014

Au cours de la dernière décennie, des études scientifiques ont montré que les changements climatiques affectent le fonctionnement des organismes, entraînant par exemple un décalage de floraison chez certaines plantes. Comment ces changements vont-ils influencer la reproduction et la diversité des plantes cultivées et de leurs apparentées sauvages ? L’autofécondation est répandue chez les espèces cultivées et pourtant l’impact de ce régime de reproduction sur les mécanismes d’adaptation à un environnement changeant est encore mal compris.

Dans ce projet, nous étudions une petite luzerne sauvage (Medicaco truncatula) dont plusieurs populations ont été suivies durant plus de 25 ans pour rechercher un changement de date de floraison en lien avec le changement climatique ainsi que les gènes impliqués et les spécificités des espèces autofécondantes pour rechercher de telles traces de sélection dans le génome.

Les premiers résultats obtenus confirment que dans une population Corse de Medicago truncatula la floraison s’est avancée de deux jours en 25 ans. Ce résultat est encourageant pour la deuxième partie du projet : la recherche de traces de sélection dans le génome. 

La multiplication de ressources génétiques de l'espèce modèle  MEDICAGO TRUNCATULA  s'effectue actuellement au sein d'un dispositif INRA ( SERRE ) dédié sur l'unité expérimentale Diascope appartenant au Centre INRA de Montpellier.Cette collection fait partie des collections qui seront gérées dans la cadre du projet ARCAD dès que celui-ci sera opérationnel.. © © INRA, PROSPERI Jean-Marie
La multiplication de ressources génétiques de l'espèce modèle MEDICAGO TRUNCATULA s'effectue actuellement au sein d'un dispositif INRA ( SERRE ) dédié sur l'unité expérimentale Diascope appartenant au Centre INRA de Montpellier.Cette collection fait partie des collections qui seront gérées dans la cadre du projet ARCAD dès que celui-ci sera opérationnel. © © INRA, PROSPERI Jean-Marie

La multiplication de ressources génétiques de l'espèce modèle MEDICAGO TRUNCATULA s'effectue actuellement au sein d'un dispositif INRA ( SERRE ) dédié sur l'unité expérimentale Diascope appartenant au Centre INRA de Montpellier.
Cette collection fait partie des collections qui seront gérées dans la cadre du projet ARCAD dès que celui-ci sera opérationnel.

Objectif général du projet

Le changement climatique est global et très rapide à l’échelle évolutive. Comment la diversité génétique d’une population détermine-t-elle sa capacité à s’adapter à ces changements de l’environnement ? A travers l’étude d’un exemple (décalage de floraison des populations de Medicago truncatula en réponse au réchauffement du climat), nous examinons dans ce projet les spécificités de l’adaptation chez les espèces autofécondantes et développons des méthodes d’analyse adéquates.

Notre approche s’appuie sur le suivi temporel de populations, qui renseigne sur d’éventuels changements phénotypiques et sur la trajectoire démographique et sélective d’une population sous environnement changeant. Il nécessite un échantillonnage répété (contrastes temporels) et peut s’avérer utile pour détecter un jeu de gènes candidats impliqués dans la réponse au climat. 

Le projet s’articule autour de deux axes :

  • Axe 1 : Peut-on détecter un changement phénotypique (ici la date de floraison) à l’échelle d’une population sur une durée de 25 ans ? Ce changement résulte-t-il d’une adaptation au changement climatique ?
  • Axe 2 : Quels sont les gènes et allèles impliqués dans ce changement et quelles sont les spécificités des espèces autofécondantes pour détecter les traces de sélection dans le génome avec des données temporelles ?

Méthode

Pour l’axe 1, une démarche expérimentale sera mise en place, avec une transplantation temporelle « semi-réciproque » (transplantation des graines modernes et anciennes sur un même site soumis aux conditions climatiques modernes). Sur ce jardin commun, nous mesurerons sur chaque plante la date de floraison ainsi que la production de graines (qui donne une idée de la valeur sélective = nombre de copies des génotypes parentaux qui seront transmis à la génération suivante). En parallèle, nous effectuerons un suivi sur le site naturel de la population pour mesurer la date de floraison in-situ ainsi que la valeur sélective.

Pour l’axe 2, nous couplerons une phase de simulations et une phase d’analyse de données réelles. Dans un premier temps nous testerons la performance de méthodes classiques de détection de sélection (FST outliers, spectre de fréquence des sites et tests de neutralité basés sur les haplotypes) avec des jeux de données issus de populations simulées avec différents paramètres, notamment le taux d’autofécondation. Puis nous appliquerons ces méthodes au jeu de données Medicago truncatula (axe 1) ainsi qu’à deux autres populations d’espèces autogames pour lesquelles des jeux de données temporels sont disponibles via des collaborations: Arabidopsis thaliana (collaboration F. Roux et R. Villoutreix - Génétique et Evolution des Populations Végétales, Lille, UMR 8198 et Valérie Le Corre - UMR Biologie et Gestion des Adventices, INRA Dijon) et le blé tendre (collaboration I. Goldringer - Génétique Quantitative et Méthodologie de la Sélection, Le Moulon, UMR 320).

Fait marquants

Octobre 2013 : mise en place de l’expérience de transplantation en jardin commun en Corse, sur la station INRA de San Giuliano

Mars à juin 2014 : deux stages niveau L3 et M2 seront proposés à des étudiants pour travailler autour de cette expérience, à mi-temps à Montpellier et San Giuliano.

Durée: 2 ans (2014 - 2015)