Les prairies constituent des agro-écosystèmes majeurs qui offrent des services environnementaux et de production indispensables. Au cours des prochaines décennies, elles connaîtront très probablement des dégradations importantes de leurs peuplements végétaux causées par un changement rapide des conditions climatiques. Des épisodes récents, comme la sécheresse sévère de l’été 2003 en Europe occidentale, ont mis en évidence la capacité insuffisante des populations locales d’espèces prairiales à supporter des événements climatiques extrêmes. Toutefois, la plupart de ces espèces offrent une grande diversité d’écotypes adaptés à une large gamme de variations macro-environnementales. Cette large variabilité d’écotypes pourrait être utilisée pour recombiner différentes adaptations climatiques naturelles avec le potentiel de production agronomique afin de créer de nouvelles populations adaptées aux futures conditions climatiques régionales.

Le projet GrassLandscape a été sélectionné par l’appel d’offres FACCE-JPI ERA-NET+ “Climate Smart Agriculture” pour appliquer cette stratégie au ray-grass anglais qui une graminée majeure des prairies en Europe. Ce projet réunit l’INRA et l’EPHE-CEFE en France, l’IBERS au Royaume-Uni et l’IPK en Allemagne. Il met en œuvre un cadre méthodologique innovant (la génomique du paysage) pour cribler la diversité naturelle du ray-grass anglais en vue de détecter la variabilité génétique impliquée dans l’adaptation environnementale, et plus particulièrement dans l’adaptation climatique. La génomique du paysage combine la recherche de corrélations entre polymorphismes génomiques et variations environnementales aux sites d’origine des génotypes et l’utilisation de tests de signature de la sélection. Pour mettre en œuvre ce cadre méthodologique, une méthode de génotypage basée sur une technique de séquençage haut-débit est appliquée à 550 populations de ray-grass anglais échantillonnées sur l’ensemble de l’aire d’expansion primaire de cette espèce (Europe, Afrique du Nord, Proche-Orient). Ces populations proviennent essentiellement des collections conservées dans les centres de ressources génétiques européens mais aussi de nouvelles collectes réalisées par les partenaires du projet. La méthode de génotypage utilisée devrait permettre de révéler plusieurs dizaines de milliers de sites polymorphes dans le génome du ray-grass anglais. Les populations étudiées font de plus l’objet d’un phénotypage au champ et sur une plateforme haut-débit afin de disposer de données pour un ensemble de caractères agronomiques et écophysiologiques.

Du projet GrassLandscape à la restauration de prairies dégradées par les bouleversements climatiques © Inra, Jean-Paul Sampoux

Des modèles d’association entre polymorphismes génomiques et variations environnementales seront utilisés pour établir une cartographie sur l’ensemble de l’Europe de la distribution spatiale des marqueurs génomiques liés à l’adaptation environnementale dans les conditions climatiques actuelles. Ils permettront de plus de prédire les déplacements des zones géographiques où les gènes d’adaptation marqués présentent un avantage sélectif dans le cadre de plusieurs scénarios de changement climatique basés sur les quatre trajectoires de concentrations représentatives de gaz à effet de serres du rapport AR5 du GIEC.

Sur la base de ces résultats, on définira des profils alléliques qui devraient permettre d’adapter le ray-grass anglais aux climats prédits pour les différentes régions de l’Europe par les scénarios de changement climatique envisagés. Des pools génétiques seront constitués pour ces différentes régions en intercroisant un certain nombre de populations naturelles afin de recombiner génétiquement l’adaptation climatique et la valeur pour les services. Ces pools génétiques constitueront le matériel génétique de base pour initier des programmes de sélection visant à créer des populations améliorées adaptées aux futurs climats régionaux. Ces dernières permettront dans le futur de restaurer les prairies dégradées par les bouleversements climatiques attendus.

Durée : 3 ans (2015 - 2017)

Poster présenté lors de la conférence Climate Smart Agriculture à Montpellier (Mars 2015) : Poster GrassLandscape - CSA2015