Contexte
Le maïs est la principale espèce céréalière hybride cultivée en Europe et offre aujourd’hui un fort potentiel d’amélioration en termes de performances et d’impact environnemental. Toutes activités confondues, le chiffre d’affaires de l’industrie du maïs en France est estimé à 2280 M € par an.
Les sélectionneurs français se positionnent au deuxième rang mondial derrière les Etats-Unis en termes de production de semences de maïs. Avec l’évolution des régimes alimentaires et la croissance de la population mondiale, la hausse des prix des engrais et des produits phytosanitaires, l’utilisation grandissante des récoltes à des fins non alimentaires, et les conséquences néfastes du changement climatique (températures élevées et sécheresse), la production mondiale de maïs devient insuffisante pour répondre à la demande.
Le rendement du maïs est en augmentation en France alors que celui d’autres espèces a tendance à stagner. Cependant, au cours des 10 dernières années, l’augmentation du rendement grâce au progrès génétique a été plus lente, notamment pour les variétés tardives. De plus ce gain a été plus difficile à obtenir par les sélectionneurs, ce qui suggère que les méthodes de sélection classiques ne sont pas en mesure d’apporter les gains de rendement nécessaires.
Afin de répondre aux attentes d’une alimentation de qualité et dans une démarche de production durable tout en maintenant des rendements stables entre les terroirs affectés différemment par le changement climatique, un changement de paradigme est nécessaire pour l’amélioration du maïs. Des avancées scientifiques sont nécessaires pour tirer parti des technologies émergentes et mieux valoriser le potentiel de cette espèce.
Objectifs et approche
Le projet AMAIZING a pour objectif de développer les connaissances, les méthodes de sélection et les pratiques agricoles nécessaires au développement de variétés à haut rendement et présentant une valeur environnementale améliorée. Il repose sur un large partenariat entre les acteurs clés de la filière française du maïs et en particulier sur un partenariat privé fort. Cette collaboration facilitera le transfert et l’utilisation des connaissances, des ressources et des méthodes issues du projet pour l’obtention de variétés et de produits, permettant de soutenir la compétitivité des filières de production et de valorisation du maïs en France.
Pour atteindre ces objectifs, AMAIZING lèvera des verrous qui, par le passé, ont freiné l’utilisation des connaissances et des ressources moléculaires en sélection. Ce projet ambitieux vise également à une meilleure connaissance de l’organisation du génome, des mécanismes d’adaptation et de plasticité du génome. Il permettra également une sélection efficace sur des bases moléculaires pour réduire le temps entre la découverte d’un caractère et la commercialisation des variétés.
Le projet débute par la création d’outils, de méthodes et de matériel génétique pour permettre de cartographier les déterminants des caractères d’intérêt agronomique et mener des études d’écophysiologie de l’adaptation du maïs aux facteurs environnementaux abiotiques (contrainte hydrique, basses températures et fumure azotée raisonnée). Il va jusqu’à l’évaluation des nouvelles méthodes de sélection intégrant ces informations pour l’obtention de variétés de maïs améliorées. Dans la mesure où le manque d’eau accompagnant les changements climatiques globaux est la plus grande menace des années à venir, AMAIZING mettra l’accent sur l’adaptation du maïs à la sécheresse, au froid et une meilleure utilisation de l’azote. Ces caractères agronomiques constituent les cibles principales pour une meilleure utilisation des ressources et un impact moindre sur l’environnement.
Échelon international
AMAIZING permettra ainsi : (i) de contribuer à l’échelon international à la description de la plasticité du génome du maïs et à la compréhension des facteurs génétiques ou épigénétiques qui lui confèrent sa capacité à d’adaptation à divers environnements et contraintes, (ii) d’identifier les loci et les gènes candidats qui contrôlent le rendement ou la stabilité du rendement en conditions de stress, (iii) développer des outils et des méthodes innovants pour optimiser l’utilisation des ressources génétiques dans le but de créer de nouvelles variétés de maïs améliorées pour les caractères concernés. Le projet contribuera aussi à renforcer la position française dans un effort international pour caractériser les variations du génome du maïs, et améliorer la caractérisation et l’utilisation de la diversité génétique européenne.
Exploitation
AMAIZING ne se contentera pas seulement de produire de nouvelles ressources, et de nouvelles données, mais s’assurera également de l’exploitation de l’ensemble des résultats générés. Les partenaires (habituellement concurrents) acceptent de diffuser au sein du consortium les résultats qu’ils auront obtenus dans leurs programmes. Le projet comprend également des analyses socio-économiques qui permettront d’évaluer les bénéfices des résultats du projet et des transferts de connaissances réalisés pour la filière de sélection, et le monde agricole.
Ces objectifs seront atteints grâce à une approche intégrée qui sera composé de neuf lots de travaux (workpackages, WP).
Impact
La durée du projet (8 ans de financement par l’ANR) associée à un investissement fort en termes de ressources humaines, moyens financiers et techniques des partenaires, permettra pour la première fois de développer et exploiter dans un même projet des ressources génétiques, des méthodes et des outils d’intérêt pour les sélectionneurs.
AMAIZING mettra en place un pipeline pour l’amélioration du maïs ; il débutera par le séquençage massif des variétés, puis identifiera de nouveaux types de polymorphismes et enfin fournira des outils et des méthodes pour le développement de variétés de maïs améliorées présentant les caractères agronomiques d’intérêt répondant aux attentes des utilisateurs finaux et aux besoins des agriculteurs. Il permettra notamment d’enrichir la diversité du maïs déjà disponible en sélection et de créer de la diversité de novo.
AMAIZING permettra de mieux comprendre les bases moléculaires des caractères liés au rendement comme la tolérance à la sécheresse, l’utilisation de l’azote, l’adaptation au gel et l’hétérosis grâce à l’identification des régions du génome où se situent les gènes responsables de ces caractères. L’étude simultanée de l’adaptation en réponse aux différents stress abiotiques permettra d’identifier les mécanismes communs et spécifiques des réponses d’adaptation variétale.
La combinaison des ressources développées dans AMAIZING tels que des outils (phénotypage à haut débit, le séquençage à grande échelle, des outils et portails bioinformatiques), des informations générales (variations structurales, marqueurs, loci associés, séquences) et des méthodes (sélection génomique, modèles de développement des plantes, outils statistiques) seront mis à la disposition des partenaires semenciers européens du projet. Ce pool de technologies innovantes qu’aucun des partenaires ne pourrait générer seul, apportera un soutien fort aux programmes de sélection compétitifs qui seront déployés par les partenaires d’AMAIZING pendant et à l’issue du projet.
AMAIZING permettra des avancées significatives dans les méthodes statistiques de prédiction de la valeur agronomique dans des environnements divers. AMAIZING contribuera à améliorer les méthodes d’inscription et d’évaluation post-inscription des variétés, pour donner des recommandations pour le choix des variétés aux coopératives, aux organisations agricoles et aux agriculteurs.
Les outils et des méthodes développés dans AMAIZING seront évalués dans des programmes de sélection en cours. Cela contribuera à une diffusion rapide de variétés améliorées présentant des rendements plus élevés et une meilleure tolérance aux stress environnementaux liés au changement climatique et aux nouvelles contraintes agronomique.
Les progrès génétiques qui découleront des travaux d’AMAIZING sur le rendement sous contraintes climatiques et pédologiques, l’optimisation de l’utilisation de l’eau, de l’énergie et la balance d’azote à travers la sélection variétale seront d’une grande importance pour la filière de production du maïs au niveau national, européen et dans les pays en développement.
AMAIZING renforcera par conséquent la compétitivité scientifique et le leadership de la France dans la recherche sur le maïs et soutiendra la compétitivité de la filière agricole française.
En outre, l’augmentation de l’efficacité d’absorption des nutriments et de l’eau par les cultures contribuera à un environnement plus sûr et à une production plus durable tout en améliorant les revenus des agriculteurs et en préservant les consommateurs. Dans la mesure où les cultivars supérieurs sont le point de départ de toute la chaîne de valeur ajoutée de la filière maïs, le projet impactera l’ensemble de la chaîne, de la production jusqu’au consommateur.