Des chercheurs slovènes développent un modèle métabolique de la pomme de terre pour améliorer la résilience et le rendement des cultures

Des scientifiques de l'Institut national de biologie (NIB) à Ljubljana, en collaboration avec des partenaires internationaux, ont développé le premier modèle métabolique génomique complet de la pomme de terre, baptisé potato-GEM. Cet outil novateur vise à accélérer le développement de variétés de pommes de terre plus résistantes aux parasites et aux changements climatiques, tout en augmentant les rendements des cultures.

La pomme de terre, aliment de base essentiel pour des milliards de personnes, est confrontée à des défis majeurs. Les infestations par le doryphore de la pomme de terre, par exemple, peuvent entraîner des pertes de récolte allant jusqu'à 80 % par an. De plus, les conditions environnementales changeantes exigent des cultures plus robustes pour assurer la sécurité alimentaire mondiale. Le potato-GEM aborde ce problème en offrant une compréhension approfondie de la manière dont les pommes de terre équilibrent leurs mécanismes de croissance et de défense face aux stress environnementaux.

Ce modèle métabolique à grande échelle, fruit d'une collaboration impliquant l'Université de Potsdam et l'Institut Max Planck de biologie végétale moléculaire, cartographie l'ensemble du métabolisme secondaire connu de cette culture. Il permet une analyse complète de l'interaction entre la croissance et les processus de défense. Jan Zrimec, chercheur au NIB, a précisé que « la reconstruction métabolique étendue, potato-GEM, couvre l'ensemble du métabolisme secondaire connu de cette culture importante ».

Les travaux, publiés dans les Proceedings of the National Academy of Sciences des États-Unis d'Amérique, fournissent une base scientifique pour des efforts de sélection ciblés. Kristina Gruden, responsable du groupe de recherche au NIB, souligne l'importance de cette avancée: « Comprendre les mécanismes moléculaires de la réponse des plantes au stress peut améliorer les stratégies de sélection et aider à concevoir des variétés de pommes de terre avec une plus grande résistance au stress, des rendements plus élevés et une meilleure qualité. » L'outil permet d'analyser comment les pommes de terre réagissent au stress au niveau moléculaire, identifiant ainsi les voies qui pourraient être ciblées pour une amélioration génétique.

Les recherches ont notamment montré que l'activation des voies de défense ne se produit que lorsque le taux de croissance des feuilles diminue, démontrant le coût de la défense. Les prédictions du modèle correspondent aux changements mesurés dans les niveaux de métabolites entre les plantes saines et stressées. L'impact potentiel du potato-GEM sur l'avenir de la sélection des pommes de terre est considérable, offrant aux sélectionneurs des outils pour relever les défis de la sécurité alimentaire mondiale en améliorant la capacité d'adaptation et la productivité des cultures de pommes de terre.