Bilan des résultats obtenus jusqu’à présent dans le projet BW

Après quatre années, le projet Investissements d’Avenir BreedWheat (BW) est sur la bonne voie. Ce projet collaboratif associant 27 partenaires a produit plus de deux milliards de données de génotypage, phénotypé environ 70 000 parcelles expérimentales pour des caractères d’intérêt agronomique et caractérisé des ressources uniques comme un panel de 4 600 accessions représentant la diversité mondiale du blé. A mi-parcours, le consortium BW souhaite présenter certains de ses résultats majeurs et leur accessibilité à la communauté scientifique.

Des informations et ressources uniques pour améliorer les variétés de blé

Puce de génotypage BW, marqueurs SNP et données de séquence
Parmi les principaux résultats, BW a conçu une puce de génotypage Affymetrix Axiom contenant plus de 420 000 marqueurs SNP (single nucleotide polymorphism) et génotypé environ 7 800 accessions de blé sur la plateforme Gentyane de l’INRA-GDEC à Clermont-Ferrand (http://gentyane.clermont.inra.fr/). Afin que la communauté scientifique puisse bénéficier des résultats de BW, une grosse partie de cette puce, représentant 280 000 SNPs est rendue publique pour la recherche et la sélection. Une carte génétique comprenant plus de 307 000 SNPs a été construite, l’une des cartes avec la plus haute densité conçue pour le blé jusqu’à présent. Une séquence du chromosome 1B a été produite et est actuellement utilisée pour améliorer la séquence de référence du génome entier du blé développée par le consortium international de séquençage du blé (International Wheat Genome Sequencing Consortium, IWGSC).

Modélisation, analyses transcriptomiques et phénotypiques
Un modèle écophysiologique carbone-azote capable de simuler la période post-floraison du blé a été achevé et évalué par rapport à des données expérimentales (Barillot et al., 2016A ; Barillot et al., 2016b). Le logiciel est disponible sur la plateforme SourceS sur demande aux auteurs. Une plateforme sur l’inférence de réseaux de régulation des gènes, RulNet (http://rulnet.isima.fr/), a été développé (Vincent et al., 2015). Plusieurs protéines impliquées dans la régulation de la synthèse des protéines de réserve du grain et certains mécanismes de régulation ont été identifiés (Bancel et al., 2015 ; Bonnot et al., 2015). Les données provenant de 27 expérimentations menées sur plus de 200 variétés liées à la tolérance à une carence en azote, à la sécheresse et aux maladies, surtout dans des conditions en champ, ont été analysées et ajustées pour effectuer des études d’association sur génome entier (Genome Wide Association Studies, GWAS).

Exploitation de la variabilité génétique naturelle
Un “panel de diversité” de 4 600 accessions représentant la diversité mondiale a été sélectionné parmi les 11 000 accessions de blé disponibles au Centre de Ressources Biologiques Céréales à paille de l’INRA-GDEC à Clermont-Ferrand (http://www.clermont.inra.fr/umr1095/). Ce panel a été génotypé et phénotypé. La liste des 4 600 accessions et les données de phénotypage générées sont aujourd’hui disponibles à la communauté scientifique. Un nouveau “panel d’association” de 500 lignées a été sélectionné à partir du “panel de diversité” et les semences sont actuellement en cours de multiplication. Neuf populations recombinantes sont en cours de développement dans le but d’introduire de la diversité génétique dans du matériel élite français. Ces populations seront partagées entre tous les partenaires.

Sélection Génomique
Une chaine d’analyse en langage R, appelé BWGS (BW Genomic Selection), a été conçue, offrant diverses combinaisons de méthodes de réduction de la dimension des données, imputation de données manquantes et prédiction génomique (Charmet, IWIW novembre 2015, EUCARPIA congrès général-Zurich août 2016). Sa capacité à prédire avec précision les valeurs de sélection a été validée sur un ensemble de données de sélection historiques. Des idéotypes ont été définis par l’assemblage de caractères adaptatifs pour diverses conditions en France et des expérimentations ont été définies afin d’évaluer 25 variétés proches des idéotypes souhaités.

Un portail web unique pour accéder aux données
Le système d’information BW (BW Information System, BWIS) a été développé afin de stocker et partager l’énorme quantité de données générée dans le projet BW. Basé sur des ressources existantes développées par l’INRA-URGI et Biogemma, le BWIS a été amélioré afin de répondre aux besoins des utilisateurs (tels que les sélectionneurs), plus particulièrement au niveau de l’architecture des bases de données de génotypage et phénotypage. Toutes les données de génotypage et de phénotypage générées jusqu’à présent dans BW ont été intégrées. Le BWIS est également inclus dans le portail blé de l’URGI (https://wheat-urgi.versailles.inra.fr/) qui est la référence mondiale pour le stockage et le partage des données blé.

Une capacité à rassembler différents pays travaillant sur la même cible
La première conférence internationale BW (International Wheat Innovation Workshop, IWIW), a eu lieu à Clermont-Ferrand les 16 et 17 novembre 2015. Plus de 170 chercheurs des secteurs public et privé ont assisté à cet évènement. Le projet anglais WISP, l’alliance allemande ProWeizen, le programme international de recherche CRP WHEAT ainsi que l’IWGSC et la Wheat Initiative ont participé à l’organisation. Cette rencontre a permis d’informer les communautés scientifiques et semencières sur les principaux progrès en génétique, génomique, écophysiologie et sur l’adaptation du blé aux contraintes environnementales majeures, et de favoriser les discussions entre les équipes travaillant sur le blé dans des grands projets nationaux. Les détails du programme, les photos et présentations faites sont disponibles sur le site web spécialement créé pour cet évènement : https://colloque.inra.fr/iwiw.

Vous pouvez télécharger ici cette synthèse en version pdf.