Exploiter le potentiel de rendement en grain de l’orge en atténuant la dégénérescence florale

L’orge possède une inflorescence indéterminée de type “épi” qui forme des structures florales de base, appelées épillets, selon un motif distique le long de son axe central (appelé rachis). Chaque nœud du rachis de l’épi d’orge produit trois épillets (un central et deux latéraux).

La fin de l’initiation des ébauches des épillets le long du rachis marque le stade du potentiel de rendement maximal. Par la suite, le dôme du méristème de l’inflorescence commence à s’effondrer, suivi d’une dégénérescence basipétale progressive des ébauches d’épillets et des épillets jusqu’à ce qu’une position spécifique le long de l’épi soit atteinte.

“Nous montrons que jusqu’à 50 % des ébauches florales initiées sont avortées avant l’anthèse, ce qui représente un potentiel de rendement inexploité”, déclare le professeur Thorsten Schnurbusch, responsable du groupe de recherche Plant Architecture d’IPK. “Comprendre les fondements moléculaires de la pointe PTD peut ainsi aider à améliorer le rendement en grain des céréales.”

Une étude sur ce sujet est publiée dans La cellule végétale.

En raison de sa nature quantitative et de sa sensibilité environnementale, l’inflorescence PTD constitue un mécanisme complexe affectant le nombre de grains finaux. Ce mécanisme semble être prévisible et héréditaire, compatible avec un programme de développement.

La photosynthèse, le verdissement des épis immatures et le métabolisme énergétique semblent être des contributeurs importants à la croissance et à la différenciation appropriées des épillets, et étaient limités aux parties basale et centrale des épis. Les chercheurs ont découvert, cependant, que la région de la pointe apicale en dégénérescence subit une déplétion en sucre et en acides aminés ainsi qu’une biosynthèse et une signalisation améliorées de l’acide abscissique.

“De plus, nous avons validé fonctionnellement l’un des gènes du facteur de transcription exprimé apicalement, l’orge GRASSY TILLERS1 (HvGT1), un orthologue du maïs GT1, en tant que répresseur de croissance du développement de l’épillet apical”, souligne Nandhakumar Shanmugaraj, premier auteur de l’étude.

Les mutants Hvgt1 dirigés vers le site dans l’orge ont retardé l’apparition de la PTD de l’épi et ont produit des organes apicaux plus différenciés, ce qui a entraîné des épillets/fleurons beaucoup plus fertiles et une augmentation du nombre d’épillets finaux. « Il s’agit du premier rapport sur les fondements moléculaires de la PTD de l’inflorescence de l’orge ; cependant, nous fournissons ici non seulement un cadre moléculaire pour l’orge, mais également pour les céréales apparentées de la tribu des Triticeae (par exemple, le blé, le seigle) », a ajouté Shanmugaraj.

“Nous pensons que l’élucidation moléculaire de la PTD dans l’orge stimulera également les futures orientations de recherche sur l’évolution des gènes apparentés sur la suppression de la croissance chez d’autres plantes au-delà des espèces cultivées”, déclare le professeur Thorsten Schnurbusch. L’orge étant l’une des cultures céréalières les plus importantes au monde, une meilleure exploitation de son potentiel de rendement de pointe peut ainsi contribuer à la sécurité alimentaire mondiale et ainsi aider directement à lutter contre les menaces de faim imposées par le changement climatique et les catastrophes naturelles ou de guerre.