Adaptation du maïs au changement climatique et augmentation des rendements
Publié par Isabelle le 11/10/2018 à 12:00
Source: INRA

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Adaptation au changement climatique du maïs: exploiter la diversité génétique du maïs pour augmenter les rendements.

Plusieurs simulations prévoient que le réchauffement climatique diminuera les rendements, mais elles sont basées sur le fait que les agriculteurs de 2050 utiliseront les mêmes variétés qu'aujourd'hui. Or, la profession sème actuellement des variétés de maïs (Le maïs (aussi appelé blé d’Inde au Canada) est une plante tropicale herbacée annuelle de la famille des Poacées, largement cultivée comme céréale pour ses...) de plus en plus tardives pour contrebalancer l'effet du réchauffement climatique (Le réchauffement climatique, également appelé réchauffement planétaire, ou réchauffement global, est un phénomène d'augmentation de la température moyenne des...). En se basant sur les pratiques et les savoirs professionnels actuels, des mesures faites en conditions réelles sur plusieurs sites, et plus de 3 millions de simulations à partir de 12 modèles climatiques, les chercheurs de l'Inra montrent que l'exploitation de la diversité génétique (La diversité génétique est une caractéristique décrivant le niveau de variétés des gènes au sein d'une même espèce (voire sous-espèce). On...) de la floraison (La floraison est le processus biologique de développement des fleurs. Elle est contrôlée par l'environnement (lumière, humidité,...) du maïs permettrait l'adaptation au changement climatique et l'augmentation des rendements. Ces résultats sont publiés le 1er octobre 2018 dans la revue PNAS.

Les simulations qui prévoient que le réchauffement climatique diminuera les rendements considèrent que les agriculteurs de 2050 utiliseront les mêmes variétés qu'aujourd'hui. Ce ne sera pas le cas: les agriculteurs sèment actuellement des variétés de plus en plus tardives pour contrebalancer l'effet du réchauffement climatique qui, sinon, raccourcirait la durée semis-récolte, la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition) est le processus bioénergétique qui permet aux plantes et...) cumulée et, finalement, le rendement. Chez le maïs, la durée semis-récolte est liée à la date de floraison, et elle est contrôlée par des gènes de mieux en mieux connus. Les agriculteurs peuvent choisir 'sur catalogue' des variétés ayant la précocité qu'ils souhaitent, et s'adaptent ainsi aux variations de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie...) entre le nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) et le sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) de l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...) ou celles liées au réchauffement. Dans leur étude, les chercheurs de l'Inra ont pris en compte ces adaptations pour analyser les impacts des changements climatiques sur le rendement du maïs en Europe.

Prendre en compte un cycle de floraison optimum

Une large variabilité génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) de floraison a été observée chez 121 génotypes maximisant la diversité au champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:). Sur cette base, les chercheurs de l'Inra ont construit un modèle pour calculer la durée de cycle qui maximise le rendement en 59 sites européens lors des 36 dernières années. Cette durée est plus longue au sud qu'au nord de l'Europe, mais est réduite par la sécheresse: il vaut mieux un cycle plus court les années sèches pour garder de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) du sol jusqu'à la récolte (La Récolte (Countrycide) est le sixième épisode de la série anglaise de science fiction Torchwood.). D'après les statistiques (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle comprend la collecte, l'analyse, l'interprétation de données ainsi que la...) européennes, les agriculteurs en chaque site utilisent des variétés proches des optimums simulés.

Le rendement augmente si les agriculteurs exploitent la variabilité génétique de la floraison

Les scientifiques ont ensuite considéré que les agriculteurs de 2050 continueront à utiliser les règles de choix de variétés qu'ils utilisent actuellement avec succès, et que les sélectionneurs pourront continuer à fournir les variétés correspondantes. Trois millions de simulations ont calculé les rendements en 2050 pour des variétés ayant une large gamme de durées de cycle dans chaque site, dans 12 scenarios de réchauffement, avec plusieurs hypothèses pour les pratiques culturales et pour la réponse à la concentration en CO2. Les rendements prévus baissent avec le changement climatique s'ils sont simulés avec les variétés et les pratiques d'aujourd'hui, mais augmentent si les agriculteurs continuent à bien exploiter la variabilité génétique de la floraison comme ils le font actuellement.

La diversité génétique permet l'adaptation au changement climatique

Cette étude montre que la diversité génétique permet une adaptation au changement climatique et que les agriculteurs et les sélectionneurs ont cette capacité d'adaptation, qui doit être prise en compte dans les études d'impact des changements climatiques. Il ne faut pas en déduire que les changements climatiques sont favorables: l'étude n'analyse pas d'autres effets néfastes des changements climatiques comme l'apparition de nouvelles maladies ou la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le...) d'épisodes climatiques extrêmes (inondations ou tempêtes).

Note:
Ces travaux ont été réalisés dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) ANR-PIA Amaizing (https://amaizing.fr/), qui vise à valoriser la variabilité génétique du maïs, et le projet ANR Phenome Emphasis.fr (https://www.phenome-fppn.fr/) qui met en place une infrastructure française de phénotypage, ainsi que deux projets européens sur les mêmes thèmes, UE DROPS et EPPN2020 (https://eppn2020.plant-phenotyping.eu/).


Contact scientifique:
François Tardieu - Laboratoire d'écophysiologie des Plantes sous Stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des contraintes environnementales. Dans le langage courant,...) Environnementaux, Inra-SupAgro Montpellier

Département associé:
Environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...) et agronomie

Centre associé:
Occitanie-Montpellier

Référence publication:
Boris Parent, Margot Leclere, Sébastien Lacube, Mikhail A. Semenov, Claude Welcker, Pierre Martre, and François Tardieu. Maize yields over Europe may increase in spite of climate change, with an appropriate use of the genetic variability of flowering time, 2018 PNAS https://doi.org/10.1073/pnas.1720716115
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