France
May 20, 2019
How do you know if a seed is well suited to a given environment? How can you predict its yield for a particular climate? Farmers need to know the answers to these questions when choosing their seeds because yields depend on complex interactions between seed genotype and environmental conditions. Researchers at INRA and Wageningen University & Research (WUR, Netherlands) have developed a model to predict the yield of any maize hybrid based on its genes and environmental conditions. To create their model, they looked at the yields of 246 hybrids planted in 25 fields in Europe and Chile. The model is a valuable tool that offers a better understanding of the performances of each seed type according to the field where it is grown. It will help benefit the genetic diversity of maize and support efforts to adapt agriculture to climate change. The study was published in Nature Genetics on 20 May 2019.
Maize has a remarkable genetic diversity that allows it to adapt to highly diverse environmental conditions. By selecting for traits such as transpiration, root length or annual cycle, varieties can be chosen that offer acceptable yields in suboptimal environmental conditions. This broad range of traits will help farmers deal with climate change. To better characterise maize varieties and predict their responses to a range of environmental conditions, researchers from INRA modelled their yields from experimental fields and the PhenoArch phenotyping platform in Montpellier.
Researchers planted 246 maize hybrids at 25 sites located in five European countries and in Chile. Sensors in each field were used to measure the climate conditions. At the end of the season, the researchers assessed the yields and number of grains from each variety. Using this data, they created a statistical model that could predict the yields of the maize varieties based solely on information about their genes and local environmental conditions.
The genetic diversity of maize aids climate change adaptation
This model makes it possible to predict the yields of thousands of maize hybrids with a greater degree of precision than current methods allow, including for new climates and varieties. It could be used as a decision support tool to help farmers better choose seeds based on genes. When combined with functional models developed to predict the effects of climate change by taking into account the specific climate conditions and farmers’ practices [1], this research will help agriculture adapt to the challenges it is currently facing. Farmers will be able to guard against yield losses predicted by certain climate scenarios.
References
Emilie J. Millet, Willem Kruijer, Aude Coupel-Ledru, Santiago Alvarez Prado, Llorenç Cabrera- Bosquet, Sébastien Lacube, Alain Charcosset, Claude Welcker, Fred van Eeuwijk, François Tardieu Genomic prediction of maize yield across European environmental scenarios Nature Genetics, https://doi.org/10.1038/s41588-019-0414-y
Parent B, Leclere M, Lacube M, Semenov MA, Welcker C, Martre P, Tardieu F (2018). Maize yields over Europe may increase in spite of climate change, with an appropriate use of the genetic variability of flowering time Proc Natl Acad Sci U S A115, 10642-10647
Un modèle pour mieux choisir ses semences en fonction du climat
Comment savoir si une semence est bien adaptée à un environnement donné ? Comment prévoir le rendement qu’elle offrira sous tel ou tel climat ? Voilà ce que les agriculteurs ont besoin de savoir. Ce rendement dépend d’interactions complexes entre le génotype de la semence et les conditions environnementales. Des chercheurs de l’Inra et du WUR (Wageningen University and Research, Pays-Bas) ont développé un modèle qui permet de prédire le rendement de chaque variété de maïs en fonction de ses gènes et des conditions environnementales. Pour cela, ils ont pris en compte les rendements de 246 variétés semées dans 25 sites en Europe et au Chili. Ce modèle constitue un outil précieux pour mieux connaître les performances de chaque semence en fonction du champ où elle est cultivée. Il permettra de valoriser la diversité génétique du maïs, et servira aux efforts d’adaptation de l’agriculture au changement climatique. Ces travaux ont été publiés dans Nature Genetics le 20 mai 2019.
Le maïs possède une remarquable diversité génétique qui lui permet de s’adapter à de très diverses conditions environnementales. En sélectionnant des caractères tels que la transpiration, la longueur des racines, ou encore, la durée du cycle de récolte, on peut obtenir des variétés offrant des rendements acceptables dans des conditions environnementales pourtant peu favorables. C’est grâce à cette grande richesse de caractères que les agriculteurs pourront faire face au changement climatique. C’est pour mieux caractériser les variétés de maïs et pour prévoir leur réponse à diverses situations environnementales que les chercheurs de l’Inra ont modélisé leur rendement à partir d’expérimentations en plein champ et dans la plateforme de phénotypage « PhénoArch », située à Montpellier.
Les chercheurs ont semé 246 variétés de maïs dans 25 sites situés dans 5 pays européens et au Chili. Chacun de ces champs était muni de capteurs permettant de mesurer les conditions climatiques. En fin de saison, ils ont évalué le rendement et le nombre de grains de chaque variété. A partir de cette masse de données, ils ont établi un modèle statistique qui permet de prévoir le rendement des variétés de maïs à partir de la seule connaissance de leurs gènes et des conditions environnementales locales.
Adapter la culture du maïs au changement climatique grâce à sa diversité génétique
Ce modèle permet de prédire le rendement de milliers de variétés de maïs avec plus de précision que les méthodes utilisées actuellement, y compris pour de nouveaux climats et variétés. Ainsi, il pourra devenir un outil d’aide à la décision permettant aux agriculteurs de mieux choisir leurs semences à partir des gènes de celles-ci. Couplé aux modèles fonctionnels développés pour prévoir les effets du changement climatique en prenant en compte les conditions climatiques précises et les pratiques des agriculteurs [1], ce travail contribuera à adapter l'agriculture aux défis qui lui sont posés actuellement. Ainsi, les agriculteurs pourront se prémunir contre les pertes de rendements que prévoient certains scénarios climatiques.
[1] http://presse.inra.fr/Communiques-de-presse/exploiter-la-diversite-genetique-du-mais-pour-augmenter-les-rendements
Références
Emilie J. Millet, Willem Kruijer, Aude Coupel-Ledru, Santiago Alvarez Prado, Llorenç Cabrera- Bosquet, Sébastien Lacube, Alain Charcosset, Claude Welcker, Fred van Eeuwijk, François Tardieu Genomic prediction of maize yield across European environmental scenarios Nature Genetics, https://doi.org/10.1038/s41588-019-0414-y
Et
Parent B, Leclere M, Lacube M, Semenov MA, Welcker C, Martre P, Tardieu F (2018). Maize yields over Europe may increase in spite of climate change, with an appropriate use of the genetic variability of flowering time Proc Natl Acad Sci U S A115, 10642-10647
Un modelo para elegir mejor las semillas según el clima
¿Cómo saber si una semilla está bien adaptada a un entorno concreto? ¿Cómo podemos predecir su rendimiento en un clima determinado? Eso es lo que los agricultores necesitan saber. Dicho rendimiento depende de las complejas interacciones entre el genotipo de la semilla y las condiciones ambientales. Investigadores del INRA y del WUR (Wageningen University and Research, Países Bajos) han desarrollado un modelo que predice el rendimiento de cada variedad de maíz basándose en sus genes y en las condiciones ambientales. Para ello, se tuvieron en cuenta los rendimientos de 246 variedades sembradas en 25 ubicaciones de Europa y Chile. Este modelo es una herramienta valiosa para comprender mejor el rendimiento de cada semilla según el campo en el que se cultiva. También permitirá aumentar la diversidad genética del maíz y se utilizará en el ámbito de la adaptación de la agricultura al cambio climático. Este trabajo fue publicado en Nature Genetics el 20 de mayo de 2019.
El maíz posee una notable diversidad genética que le permite adaptarse a condiciones ambientales muy diferentes. Si se seleccionan características como la transpiración, la longitud de las raíces o la duración del ciclo de cosecha, se pueden obtener variedades con rendimientos aceptables en condiciones ambientales desfavorables. Esa gran riqueza de caracteres permitirá que los agricultores puedan hacer frente al cambio climático. Con el fin de caracterizar mejor las variedades de maíz y predecir su respuesta a diversas situaciones ambientales, los investigadores del INRA han modelado su rendimiento basándose en experimentos en el campo y en la plataforma de fenotipado «PhénoArch», ubicada en Montpellier.
Los investigadores plantaron 246 variedades de maíz en 25 ubicaciones de cinco países de Europa y de Chile. Todos los campos estaban equipados con sensores para medir las condiciones climáticas. Al final de la temporada, se evaluó el rendimiento y el número de granos de cada variedad. A partir de esta masa de datos, se estableció un modelo estadístico que les permite predecir el rendimiento de las variedades de maíz basándose únicamente en el conocimiento de sus genes y de las condiciones ambientales locales.
Adaptar el cultivo de maíz al cambio climático gracias a su diversidad genética
Este modelo predice el rendimiento de miles de variedades de maíz con mayor precisión que los métodos actuales, incluso para nuevos climas y variedades. De esta manera, puede convertirse en una herramienta de toma de decisiones que permita a los agricultores elegir mejor sus semillas en función de sus genes. Junto con los modelos funcionales desarrollados para predecir los efectos del cambio climático teniendo en cuenta las condiciones climáticas específicas y las prácticas de los agricultores[1], este trabajo ayudará a adaptar la agricultura a los retos a los que se enfrenta actualmente. De esta manera, los agricultores podrán protegerse contra las pérdidas de rendimiento que prevén ciertos escenarios climáticos.
Referencias
Emilie J. Millet, Willem Kruijer, Aude Coupel-Ledru, Santiago Alvarez Prado, Llorenç Cabrera- Bosquet, Sébastien Lacube, Alain Charcosset, Claude Welcker, Fred van Eeuwijk, François Tardieu Genomic prediction of maize yield across European environmental scenarios Nature Genetics, https://doi.org/10.1038/s41588-019-0414-y
Parent B, Leclere M, Lacube M, Semenov MA, Welcker C, Martre P, Tardieu F (2018). Maize yields over Europe may increase in spite of climate change, with an appropriate use of the genetic variability of flowering time Proc Natl Acad Sci U S A115, 10642-10647
Topics
Species
