Comment la pâte à pain a donné naissance à la civilisation
Une importante étude internationale explique comment le blé panifiable a contribué à transformer le monde antique en devenant la culture emblématique qui permet aujourd'hui à une population mondiale de huit milliards de personnes de vivre.
Aegilops tauschii - l'une des herbes sauvages qui ont donné naissance au blé
Ana Perera
"Nos résultats jettent un nouvel éclairage sur un événement emblématique de notre civilisation qui a créé un nouveau type d'agriculture et permis aux humains de se sédentariser et de former des sociétés", a déclaré le professeur Brande Wulff, chercheur sur le blé à la KAUST (King Abdullah University of Science and Technology) et l'un des principaux auteurs de l'étude publiée dans la revue Nature.
Le professeur Cristobal Uauy, chef de groupe au John Innes Centre et l'un des auteurs de l'étude, a déclaré : "Ce travail illustre l'importance de la collaboration mondiale et du partage des données et des semences entre les pays ; nous pouvons accomplir beaucoup en combinant les ressources et l'expertise entre les instituts et au-delà des frontières internationales.
Le secret de la réussite du blé panifiable, selon les recherches menées par les instituts qui composent l'Open Wild Wheat Consortium (OWWC), réside dans la diversité génétique d'une graminée sauvage appelée Aegilops tauschii.
Le blé panifiable est un hybride de trois graminées sauvages contenant trois génomes (A, B et D) au sein d'une plante complexe.
Aegilops tauschii, une mauvaise herbe par ailleurs discrète, a fourni le génome D du blé panifiable lorsqu'elle s'est croisée avec les premières pâtes alimentaires cultivées dans le Croissant fertile, il y a environ huit à onze mille ans.
Cette hybridation fortuite sur les rives méridionales de la mer Caspienne a donné naissance à une révolution agricole. La culture du blé panifiable s'est rapidement étendue à un large éventail de climats et de sols, les agriculteurs adoptant avec enthousiasme cette nouvelle culture dynamique, dont la teneur élevée en gluten permet d'obtenir une pâte à pain plus aérée et plus élastique.
Cette avancée géographique rapide a laissé les chercheurs en blé perplexes. Il n'existe pas de blé panifiable sauvage : et le type d'hybridation qui a ajouté le nouveau génome D aux génomes A et B existants du blé a créé un goulot d'étranglement génétique, la nouvelle espèce présentant une diversité génétique très réduite par rapport aux graminées sauvages environnantes.
Cet effet de goulot d'étranglement, associé au fait que le blé est une espèce autogame, c'est-à-dire qu'il s'autopollinise, semble indiquer que le blé panifiable pourrait éprouver des difficultés en dehors de ses origines du Croissant fertile. Alors, comment le blé a-t-il pu se répandre et être largement adopté dans toute la région ?
Pour résoudre cette énigme, la collaboration internationale a rassemblé un panel de diversité de 493 accessions uniques couvrant l'aire de répartition géographique d'Aegilops tauschii, du nord-ouest de la Turquie à l'est de la Chine.
À partir de ce panel, les chercheurs ont sélectionné 46 accessions reflétant les caractéristiques et la diversité génétique de l'espèce, afin de créer un pangénome, une carte génétique de haute qualité d'Aegilops tauschii.
À l'aide de cette carte, ils ont analysé 80 000 landraces de blé panifiable - des variétés adaptées localement - détenues par le CIMMYT et collectées dans le monde entier.
Ces données ont montré qu'environ 75 % du génome D du blé panifiable provient de la lignée (L2) d'Aegilops tauschii, originaire du sud de la mer Caspienne. Les 25 % restants de son patrimoine génétique proviennent de lignées réparties sur l'ensemble de son aire de répartition.
"Cet apport de 25 % de matériel génétique provenant d'autres lignées de tauschii a contribué au succès du blé panifiable et l'a défini", a déclaré le professeur Simon Krattinger, auteur principal de l'étude.
"Sans la viabilité génétique apportée par cette diversité, nous ne mangerions probablement pas de pain à l'échelle actuelle. Sinon, le blé panifiable serait aujourd'hui une culture régionale - importante pour le Moyen-Orient, mais je doute qu'elle serait devenue dominante à l'échelle mondiale sans cette plasticité qui a permis au blé panifiable de s'adapter".
Une étude antérieure de l'OWWC a révélé l'existence d'une lignée distincte d'Aegilops tauschii géographiquement limitée à l'actuelle Géorgie, dans la région du Caucase, à 500 kilomètres du Croissant fertile. Cette lignée d'Aegilops tauschii (L3) est importante car elle a fourni au blé panifiable le gène le plus connu pour la qualité de la pâte.
Dans cette étude, les chercheurs ont émis l'hypothèse que s'il s'agissait d'une introgression historique, semblable à une empreinte génétique néandertalienne dans le génome humain, ils trouveraient dans les collections du CIMMYT des variétés locales qui en contiendraient une plus grande proportion.
L'analyse des données a montré que les variétés de blé CIMMYT collectées dans la région de Géorgie contenaient 7 % d'introgressions L3 dans le génome, soit sept fois plus que les variétés de blé panifiable collectées dans le Croissant fertile.
"Nous avons utilisé les accessions L3 tauschii comme cobaye pour suivre et retracer les hybridations à l'aide de 80 000 variétés de blé panifiable", a déclaré le professeur Krattinger.
"Les données confirment parfaitement l'image selon laquelle le blé panifiable émerge dans le sud de la Caspienne, puis, avec les migrations et l'expansion agricole, atteint la Géorgie et, ici, le flux génétique et les hybridations avec les accessions L3 particulières, génétiquement distinctes et géographiquement restreintes ont entraîné l'afflux d'un nouveau matériel génétique.
"C'est l'un des aspects novateurs de notre étude, qui confirme qu'en utilisant nos nouvelles ressources, nous pouvons retracer la dynamique de ces introgressions dans le blé panifiable.
Outre la résolution de ce mystère biologique séculaire, le nouveau pangénome à source ouverte d'Aegilops tauschii et le matériel génétique mis à disposition par l'OWWC sont utilisés par des chercheurs et des sélectionneurs du monde entier pour découvrir de nouveaux gènes de résistance aux maladies qui protégeront les cultures de blé contre des fléaux agricoles séculaires tels que la rouille du blé. Ils peuvent également exploiter cette espèce d'herbe sauvage pour trouver des gènes de résistance au climat qui peuvent être introduits dans les cultivars de blé d'élite.
Les chercheurs du John Innes Centre ont travaillé en étroite collaboration avec des collègues de la KAUST en utilisant des approches bioinformatiques pour suivre les niveaux d'ADN apportés au blé panifiable par la lignée L3 d'Aegilops tauschii.
Le professeur Uauy a conclu : "L'étude souligne l'importance de conserver des ressources génétiques telles que l'unité de ressources en germoplasme du John Innes Centre, financée par le BBSRC, qui conserve des collections historiques de graminées sauvages pouvant être utilisées pour sélectionner des caractéristiques précieuses telles que la résistance aux maladies et aux ravageurs dans le blé moderne.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Emile Cavalet-Giorsa, Andrea González-Muñoz, Naveenkumar Athiyannan, Samuel Holden, Adil Salhi, Catherine Gardener, Jesús Quiroz-Chávez, Samira M. Rustamova, Ahmed Fawzy Elkot, Mehran Patpour, Awais Rasheed, Long Mao, Evans S. Lagudah, Sambasivam K. Periyannan, Amir Sharon, et al.; "Origin and evolution of the bread wheat D genome"; Nature, 2024-8-14
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