Le changement climatique modifie les saisons, poussant les plantes cultivées à leurs limites. Par exemple, des épisodes de gel soudains à la fin du printemps peuvent nuire aux fraises du massif. En revanche, les espèces sauvages sont souvent plus résilientes.
Des chercheurs de l’Institut technologique de Karlsruhe (KIT) et leurs partenaires ont décodé les réactions au froid des fraises des bois pour permettre la culture de variétés plus résistantes. Ils ont publié leurs conclusions dans le Journal de botanique expérimentale.
Dans le passé, les cultures étaient principalement sélectionnées pour la productivité, au détriment de la résilience. « Le changement climatique rend plus difficile, même pour l’agriculture moderne, de compenser le manque de résilience des cultures causé par la fertilisation et l’entretien des champs », explique le professeur Peter Nick de l’Institut Joseph Gottlieb Kölreuter des sciences végétales du KIT. « Les plantes sauvages et leurs facteurs de résilience génétique deviennent donc de plus en plus importants pour l’agriculture. »
Son équipe a étudié la résistance au froid des fraises des bois (Fragaria vesca) et a ainsi jeté les bases de lignées de sélection plus résistantes à l’avenir. Pour leurs recherches, les scientifiques ont eu recours à la banque allemande de gènes pour les espèces sauvages apparentées.
Les causes de la résilience décryptées
Dans une étude comparative, les scientifiques ont identifié pour la première fois des génotypes de fraises des bois tolérants et sensibles au froid. Deux génotypes, contrastant par leur tolérance au stress dû au froid, ont permis de découvrir les processus physiologiques, biochimiques, moléculaires et métaboliques associés à la tolérance au froid.
« Nous avons pu observer des différences spécifiques dans la façon dont ils gèrent le stress dû au froid », explique Nick. D’une part, il s’agit de différences qui existaient déjà avant que le stress ne s’installe. « Certains gènes régulés par le froid sont beaucoup plus prononcés dans le génotype tolérant au froid. Ils assurent la production de protéines qui agissent comme l’antigel de la cellule et protéger la membrane des dommages causés par le gel.
D’un autre côté, certaines différences sont causées uniquement par le stress dû au froid. Comme l’explique Nick, il ne s’agit au début que d’un signal physique pour la plante : « Le froid raidit la membrane de la cellule végétale, ce qui a un effet sur les processus de transport et l’activité enzymatique. »
Ce signal physique doit ensuite être efficacement converti en signal chimique et atteindre le noyau cellulaire. « Nous avons désormais identifié les gènes particulièrement importants dans cette cascade de signaux froids et garantissons la réponse réussie du fraisier des bois robuste », explique Nick.
Résistance au froid à transférer aux fraises cultivées
Les résultats de l’étude sont d’une grande valeur pour l’agriculture. Nick déclare : « À l’avenir, nous pourrons utiliser ces résultats pour la culture de fraises qui produisent davantage de protéines antigel, par exemple. Le génie génétique n’est pas nécessaire, mais nous pouvons recourir à des croisements conventionnels. grâce à nos connaissances moléculaires, nous serons en mesure de sélectionner rapidement des individus végétaux appropriés.
Pour Nick, l’étude démontre également l’importance des banques de gènes : « L’exemple du fraisier des bois montre que l’analyse des espèces sauvages peut nous aider à rendre l’agriculture plus durable et plus résiliente à l’avenir. »
Plus d’informations :
Adnan Kanbar et al, La tolérance au froid de la fraise des bois (Fragaria vesca) est liée au Cold Box Factor 4 et à la déshydrine Xero2, Journal de botanique expérimentale (2024). DOI : 10.1093/jxb/erae263