Lorsqu’un derecho semblable à un ouragan a détruit des plants de maïs dans l’Iowa en août 2020, cela a été dévastateur pour les agriculteurs. Mais cela a également constitué une expérience naturelle pour une équipe de recherche de l’Université d’État de l’Iowa, qui s’est déployée sur des champs aplatis dans les jours qui ont suivi la tempête pour enregistrer la tenue des récoltes.
Les vents violents ont provoqué une verse généralisée, ce qui se produit lorsque la tige d’un plant de maïs se brise ou que ses racines ne parviennent pas à le maintenir droit. La constitution génétique de la force des tiges de maïs est bien étudiée, mais peu de recherches ont porté sur ce qui rend les racines plus résistantes à la verse. En analysant les observations post-derecho de leurs parcelles d’essai génotypées, à la recherche de causes héréditaires de verse des racines, les chercheurs de l’État de l’Iowa ont identifié 118 gènes susceptibles d’affecter la stabilité des racines de maïs.
« Cette tempête a été un tel désastre, donc c’était excitant de pouvoir faire de la limonade avec des citrons », a déclaré Patrick Schnable, professeur Baker en agronomie et président de l’Iowa Corn Promotion Board en génétique.
L’étude de la verse des racines, publié dans la revue Physiologie végétaleest un exemple de la façon dont une analyse statistique avancée peut aider à exploiter les volumes croissants de données collectées par les sélectionneurs de cultures et de bétail, à la recherche de relations difficiles à repérer entre le code génétique et les caractères complexes importants.
La génétique est la pierre angulaire de la sélection, mais la recherche génome-phénome, alimentée par une analyse statistique et une modélisation innovantes, peut fournir des informations plus approfondies qui seront essentielles pour répondre aux futurs besoins de production agricole, a déclaré Schnable.
« Le monde est confronté à d’énormes défis en termes d’approvisionnement alimentaire. L’agriculture a été inventée dans un monde différent de celui auquel nous serons confrontés dans les décennies à venir », a-t-il déclaré.
Développer des cultures et un élevage plus résistants aux maladies et aux conditions météorologiques changeantes est complexe et urgent, a déclaré l’éminent professeur de sciences animales Jack Dekkers. Une analyse plus approfondie des données peut accélérer les efforts d’adaptation.
« Les progrès en matière de sélection sont plus rapides lorsque vous comprenez mieux la base génétique des caractères que vous essayez d’améliorer », a déclaré Dekkers.
Travail de détective statistique
Le travail de détective statistique consistant à rechercher des associations entre des ensembles de données génomiques et phénomiques se heurte souvent aux variations environnementales et à d’autres facteurs de confusion. Dans l’étude du maïs abattu derecho, les chercheurs n’ont pas pu, au départ, détecter les causes génétiques de la verse des racines. Les statisticiens n’ont trouvé les gènes d’intérêt qu’après avoir inclus dans leurs modèles l’état des plantes voisines, ce qui a eu un impact sur les effets des vents extrêmes, a expliqué Schnable.
Les professeurs agrégés de statistiques Vivekananda Roy et Somak Dutta ont analysé les données post-derecho sur le maïs. Leurs modèles intègrent plusieurs méthodes d’analyse de grands ensembles de données, tiennent compte de nombreuses sources de variation et emploient des stratégies pour un traitement plus efficace. Leur approche revient à connaître le système décimal Dewey lorsque vous recherchez un livre de bibliothèque au lieu de chercher étagère par étagère, a déclaré Roy.
« Si vous savez comment les livres sont disposés, c’est bien mieux », a-t-il déclaré.
Plus d’information:
Zihao Zheng et al, Le derecho 2020 a révélé un chevauchement limité entre les gènes du maïs associés à la verse des racines et à l’architecture du système racinaire, Physiologie végétale (2023). DOI : 10.1093/plphys/kiad194