Recherche de déterminants génétiques de la qualité du blé tendre

Le contexte

Le blé représente plus de la moitié des céréales produites en France dont 92% sont sélectionnés spécifiquement pour les applications technologiques de panification.

La qualité technologique des blés est essentiellement déterminée par la teneur et composition en protéines de réserve.

L’élasticité et souplesse de la pâte à pain sont des caractéristiques essentielles à sa levée et sont dues à la présence de gluten. Le gluten est formé à partir des protéines de réserves du grain qui représentent 80% des protéines du blé. Elles sont composées de 2 types principaux:

Les gliadines: petites protéines monomériques qui, en s’agrégeant entre elles, permettent l’extension de la pâte. On retrouve dans la nature une grande variété de formes de gliadines. 
Les gluténines, notamment de haut poids moléculaire, forment des polymères de taille importante qui confèrent ainsi des propriétés d’élasticité à la pâte.

L’élasticité et souplesse de la pâte à pain sont des En complément des protéines de réserves, les puroindolines, protéines présentes dans les parois cellulaires du grain de blé, favorisent la formation d’alvéoles dans le pain grâce à leurs propriétés émulsifiantes. D’autre part, en jouant sur la dureté du grain, elles contribuent à former une farine composée de particules de tailles homogènes, facile à travailler. 

Jusqu’alors, l’analyse des protéines des blés est longue et difficile à mettre en place et la qualité boulangère des blés n’est le plus souvent évaluée qu’au stade final du processus de sélection variétale.

Les objectifs

Le projet QualitNblé a développé de nouveaux outils pour prédire la quantité de protéines d’intérêt technologique du blé. Ces outils, plus rapides et plus fiables, sont utilisables directement par les sélectionneurs semenciers pour leur permettre de développer des variétés de blé dont la nature et la qualité des protéines sont adaptées aux applications de transformation avales.

Les partenaires se sont intéressés aux deux principaux facteurs déterminant la synthèse de protéines dans le blé : le patrimoine génétique des blés et les conditions de culture.

Les résultats

Détecter les meilleurs patrimoines génétiques
Sur des collections de plus de 200 variétés de blés, les nombreuses formes de gènes (allèles) codant pour les différentes formes de gliadines et de gluténines ont été identifiées. Des marqueurs génétiques spécifiques de chaque allèle (SNP pour single nucléotide polymorphism) ont été développés. Cette qualification génétique a été associée avec différents caractères phénotypiques (rendement aux champs, nature et quantité des protéines de réserve, rhéologie des farines). Grâce à ces associations, les marqueurs des allèles associées aux meilleures qualités boulangères et agronomiques ainsi permettent aux sélectionneurs d’identifier, aux stades les plus précoces de la plante, les meilleures variétés de blé selon la qualité boulangère des futurs grains.

Sublimer les patrimoines génétiques en augmentant la quantité des protéines d’intérêt
La quantité de protéines synthétisées dépend du niveau d’utilisation du gène correspondant par la plante (ou niveau d’expression), lui-même régit par les facteurs de transcription et les promoteurs1 des gènes. QualitNblé a permis l’analyse de la variabilité allélique des gènes codant pour ces facteurs de transcription et du promoteur des gènes de protéines de réserve tout en les associant aux phénotypes. Ces travaux permettent aux sélectionneurs de disposer, aux stades les plus précoces de la plante, de marqueurs des blés synthétisant la meilleure composition en protéines de réserve pour une application donnée.

L’environnement de culture joue également un rôle sur la synthèse des protéines. L’apport d’azote et de souffre en serres puis au champ, a montré son impact sur la quantité de gluténines synthétisées mais aussi sur la dureté du grain via la synthèse des purindolines. Cela pose des questions sur l’impact de la nutrition de la plante sur la régulation de la transcription des gènes. Certains gènes impliqués dans la régulation du rendement agronomique et de la synthèse des protéines ont pu être identifiés mais de nombreux travaux restent encore à mener sur ce sujet.

Le suivi de la synthèse des puroindolines a montré un lien avec la synthèses des protéines de réserve. Les marqueurs développés pour la qualité du réseau de gluten pourraient ainsi être utilisés indirectement pour sélectionner les grains les moins durs. Des analyses complémentaires sont en cours pour identifier les mécanismes liant ces 2 phénomènes.  

Pour la première fois, QulaitNblé fournit des outils de sélection précoce et des connaissances indispensables aux producteurs de semences de blé pour favoriser l’amélioration des blés boulangers sur des critères qualitatifs et la mise en place de conditions de cultures adaptées. Cette étude particulièrement novatrice a déjà été valorisée par plusieurs publications scientifiques et un brevet et laisse entrevoir encore le dépôt de 2 brevets supplémentaires.

Durée
3,5 ans
Budget
NC
Financement
FUI