Projecte H2020 EUCLEG: Millorament de lleguminoses farratgeres i de gra per augmentar l'autosuficiència proteica de la UE i la Xina
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2017 -2021
- Pressupost assignat 5.000.000,00 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte Proyecto EUCLEG
S'ha recopilat una quantitat impressionant de dades de genotip i fenotip de centenars d'accessions de lleguminoses com a part del projecte EUCLEG, finançat per la UE. La descripció de la diversitat genètica, els marcadors associats a la variació de trets i les equacions de predicció genòmica són resultats que obren noves oportunitats per impulsar la millora genètica de lleguminoses.
S'han ofert capacitacions en estadística i millora molecular, tant dins com fora d'EUCLEG, per compartir aquests resultats prometedors, a més de publicacions i comunicacions a congressos. Els milloradors d'institut públics o empreses privades ara poden utilitzar aquest coneixement per optimitzar la diversitat genètica i implementar el millorament genètic assistit per marcadors. Tot aquest progrés, alhora, conduirà a estratègies per a un millorament genètic més ràpid de noves varietats que contribuiran a impulsar l'ús de lleguminoses a la ramaderia i l'agricultura a Europa i la Xina, ia reduir la dependència proteica, contribuint així als objectius generals del projecte.
S'han generat dades de genotip:
- Alfals - Europa: 1061 accessions van ser genotipades per GBS. Freqüència alèlica per a 228K SNP amb menys del 5% de dades faltants i 118k SNP sense cap dada faltant.
- Trèvol vermell: 641 accessions van ser genotipades per GBS.
- Haba: 400 accessions van ser genotipades amb una matriu Axiom de 50K Haba bean.
- Pèsol: 260 accessions van ser genotipades utilitzant la matriu GenoPea de 13K.
- Soja: Es van genotipificar 479 accessions europees i 326 xineses amb la matriu SoySNP de 355K.
Es van elaborar informes per descriure: els desafiaments i riscos relacionats amb l'intercanvi de recursos fitogenètics, el sistema de protecció de varietats vegetals de la Xina i la seva rellevància per als obtentors europeus. caràcters relacionats amb l'estrès biòtic i abiòtic, i el vigor de les plàntules.
Es va establir una infraestructura central per a la gestió de dades del projecte en el sistema Progeno, on els socis van importar dades de genotips i fenotips. diversitat de la UE-Amèrica, hi ha un rang de diversitat relacionat en part amb lorigen geogràfic de les varietats.
En soja, un escaneig de diversitat genètica de tot el genoma va revelar múltiples firmes de selecció en una col·lecció de soja europea en comparació amb col·leccions xineses d'accessions de soja silvestre i cultivada. QTL per a gairebé tots els trets a les cinc espècies. Una anàlisi de l'anotació del genoma a les regions QTL va proporcionar llistes de gens candidats potencials la diversitat de seqüència dels quals pot explicar la variació fenotípica.
S'han desenvolupat les rutines necessàries per implementar la predicció genòmica i s'ha capacitat als membres d'EUCLEG. va elevar la capacitat predictiva a 0,8. En el paquet de treball 6 (WP6), es va crear un lloc web col·laboratiu per compartir els resultats del projecte i es van elaborar i distribuir butlletins informatius.
EUCLEG es va proposar proporcionar eines i coneixements per millorar el progrés genètic de cinc espècies principals de lleguminoses: dues farratgeres, alfals i trèvol vermell, i tres lleguminoses de gra, pèsol, fava i soja. Això va implicar genotipat, fenotipat i treball estadístic. Al WP1, desenvolupem eines moleculars i genòmiques. Per als dos cultius farratgers exogàmics, utilitzem genotipat per seqüenciació (GBS) per obtenir la freqüència de marcadors dels individus agrupats de cada accessió (pool-GBS). Per a les tres lleguminoses de gra autògames, utilitzem la tecnologia de matriu de SNP per genotipificar les accessions. Al WP2, estructurem i millorem l'accés a les dades de les col·leccions de recursos fitogenètics europees i xineses. Identifiquem llacunes (tant de dades de passaport com fenotípics) en els sistemes d'informació existents i animem els titulars de les col·leccions a solucionar-les. Creem una infraestructura eficient per a la gestió centralitzada de les dades recopilades durant el projecte (la base de dades Progeno).
Finalment, es van considerar els desafiaments i els riscos legals associats amb l'intercanvi de recursos fitogenètics i les seves dades, així com les qüestions de propietat intel·lectual. Al paquet de treball 3 (WP3), es va descriure l'estructura genètica de les col·leccions de germoplasma utilitzant caràcters fenotípics i marcadors moleculars. Es van establir assajos a una xarxa d'entorns a la UE i la Xina. Es van avaluar caràcters fenotípics rellevants: germinació, establiment del cultiu, resposta a l'estrès biòtic i abiòtic, rendiment de farratge i llavor, i qualitat del farratge i del gra. Es va proporcionar una descripció del germoplasma xinès i europeu, una visió general de la interacció genotip x entorn i es va identificar germoplasma prometedor. L'estructura genètica del germoplasma es va descriure amb les dades de genotip obtingudes al paquet de treball 1. Al paquet de treball 4, es van identificar gens, al·lels i marcadors moleculars que van explicar gran part de la variació fenotípica disponible per als caràcters involucrats en el rendiment del cultiu i la seva estabilitat, incloent la estabilitat.
La base de dades del paquet de treball 2, que conté dades de genotip i fenotip, es va fer servir per a les anàlisis d'associació de tot el genoma (GWAS). El WP5 va proporcionar coneixements i eines als criadors per implementar la selecció genòmica, una forma de selecció assistida per marcadors que, en molts casos, és més eficient que la selecció fenotípica. Es va desenvolupar una eina intuïtiva per a la gestió de dades i el càlcul de valors genètics (VG) i valors genètics genòmics (VGE). Es van avaluar els efectes de diversos determinants de la precisió de l'equació de predicció de VGE i es van proposar solucions de millora, incloent-hi la selecció genòmica. El WP6 va difondre els resultats del projecte a la comunitat científica i va transferir les innovacions a les parts interessades.
EUCLEG té com a objectiu reduir la dependència d'Europa i la Xina de les importacions de proteïnes mitjançant el desenvolupament d'estratègies de millorament eficients per als cultius de lleguminoses de gran importància econòmica a l'alimentació humana i animal. L'objectiu és millorar la diversificació, la productivitat dels cultius, l'estabilitat del rendiment i la qualitat de les proteïnes de les lleguminoses farratgeres (alfals i trèvol vermell) i de gra (pèsols, faves i soja).
Utilitzant recursos genètics diversos i extensos i aprofitant eines moleculars avançades, EUCLEG té com a objectiu identificar i desenvolupar els millors recursos genètics, mètodes de fenotipat i eines moleculars per millorar varietats de lleguminoses amb un rendiment millorat sota estrès biòtic i abiòtic a les zones agroecològiques representatives d'Europa i la Xina. S'explorarà el potencial de nous usos d'espècies farratgeres per a la nutrició humana.
Es desenvoluparan o construiran bases de dades amb capacitat de cerca per allotjar dades de passaports, agronòmics i genètics que facilitin lintercanvi i lús de recursos genètics. L'avaluació dels recursos genètics en assaigs multilloc permetrà ampliar el material de millora i ampliar l'adaptació agroecològica. L'arquitectura genètica dels trets genètics clau s'analitza mitjançant estudis d'associació per identificar marcadors moleculars relacionats amb els trets fenotípics.
Finalment, savaluaran les estratègies de selecció genòmica pel seu potencial per millorar el progrés genètic. Es proporcionaran als obtentors eines pràctiques per a la genotipificació, la gestió de dades i el càlcul per implementar la selecció assistida per marcadors i la selecció genòmica que condueixi a la creació de noves varietats a llarg termini. L'associació reunida a EUCLEG, que combina instituts públics i empreses privades d'Europa i la Xina, garanteix la transferència de coneixements des de la investigació a la indústria de llavors.
Un projecte finançat per la UE ajuda Europa i la Xina a augmentar el nivell d'autonomia proteica. Els llegums són una part important de la producció d'aliments i pinsos i tenen un efecte positiu en el medi ambient. Riques en proteïnes, contribueixen a l'entrada de nitrogen als sistemes de cultiu, reduint així potencialment la necessitat d'utilitzar fertilitzants nitrogenats sintètics, també ofereixen una alternativa nutritiva d'origen vegetal a la carn, un mercat que està en creixement, amb molts buscant noves maneres d'aprofitar el potencial de la producció de proteïnes d'origen vegetal. Com a tal, hi ha moltes raons per cultivar més llegums. Tot i això, a Europa i la Xina, zones amb condicions agroecològiques apropiades per al cultiu de proteïnes vegetals, hi ha una deficiència, ja que ambdós continents depenen en gran mesura de les importacions de proteïnes i del gran ús de fertilitzants nitrogenats sintètics. El projecte EUCLEG (Cria de llegums farratgeres i de gra per augmentar l'autosuficiència proteica de la UE i la Xina), finançat per la UE, ajuda a reduir aquesta dependència. "Treballem en cultius de lleguminoses, amb l'objectiu final de millorar-ne les varietats", assenyala Bernadette Julier, coordinadora del projecte i directora de recerca de l'INRAE, l'Institut Nacional de Recerca per a l'Agricultura, l'Alimentació i el Medi Ambient de França. Això va implicar genotipificació, fenotipificació i treball estadístic.
Millorar el progrés genètic EUCLEG es va centrar en les cinc espècies de lleguminoses més cultivades a Europa: dues farratgeres, l'alfals i el trèvol vermell, i tres lleguminoses de gra, el pèsol, la fava i la soja. «Els nostres objectius eren ajudar els fitomilloradors a crear varietats més adaptades i de més rendiment. Aquestes varietats de lleguminoses es cultivaran en zones geogràfiques on ja es cultiven lleguminoses i oferiran més rendiment, qualitat i estabilitat que les varietats actuals, o bé contribuiran a ampliar la superfície de cultiu en regions on el cultiu de lleguminoses és escàs», explica Julier. Un major rendiment i una major superfície de cultiu contribuiran a la producció de més proteïnes locals; les noves varietats s'introduiran més fàcilment a les rotacions de cultius per a la diversificació.
El treball del projecte ha donat lloc a la publicació o adopció d'eines de genotipat genòmic per a les cinc principals espècies de lleguminoses. «També hem aconseguit una nova visió de la diversitat genètica disponible per al fitomillorament a cada espècie. La gran quantitat de marcadors obtinguts en un conjunt d'accessions ampli ha renovat clarament el coneixement sobre l'alfals i la soja. També s?han identificat noves fonts de variació fenotípica», afegeix Julier. Gràcies a la genotipificació genòmica, el projecte va poder identificar marcadors moleculars associats amb la variació de trets. Aquests marcadors es podrien utilitzar en programes de millora genètica per accelerar el progrés genètic. «A més, s?ha calculat la capacitat de predicció dels trets principals, i els resultats suggereixen que la selecció genòmica també hauria d?accelerar el progrés genètic del millorament de lleguminoses, igual que en altres espècies importants de plantes i animals», afirma Julier.
Augmentar l'ambició Diversos milloradors de lleguminoses, tant públics com privats, van contribuir a la recopilació i anàlisi de dades. «Aquesta col·laboració afavoreix la transferència de coneixement de la investigació a la indústria», assenyala Julier. Durant el projecte, també es van organitzar sessions de formació per a milloradors. «Han vist el potencial previst del millorament molecular en lleguminoses. A llarg termini, espero que la millora de lleguminoses utilitzi eines moleculars per accelerar el progrés genètic i alliberar varietats adaptades a diferents limitacions i usos», afegeix. Pel que fa als propers passos, el projecte pretén demostrar el progrés que es pot obtenir del millorament molecular en comparació del millorament fenotípic. «Paral·lelament, és crucial reduir els costos de genotipat adaptant els mètodes i el nombre de marcadors necessaris en un programa de millora. Finalment, els programes de millora s'han d'adaptar per introduir la millora molecular en el procés de creació de varietats, alhora que s'actualitzen les equacions de predicció i els marcadors a la diversitat genètica en estudi», conclou Julier.
En base als resultats del projecte, els milloradors de lleguminoses d'institut públics o empreses privades poden modificar els seus esquemes de millora per optimitzar l'ús de la diversitat genètica i implementar la millora assistida per marcadors.
El progrés genètic es veurà impulsat els propers anys amb la creació de noves varietats, millorades per adaptar-se als usos alimentaris i farratgers, així com a les limitacions regionals. Mentrestant, els pagesos poden confiar en les varietats existents que han demostrat un alt rendiment i qualitat, així com estabilitat en el rendiment en condicions contrastades. S'espera que aquest ampli ús de varietats de lleguminoses als sistemes agrícoles garanteixi l'equilibri pressupostari agrícola.
També tindrà un gran impacte en l'autonomia proteica de la UE per a pinsos i aliments, augmentarà els serveis ecosistèmics relacionats amb la diversificació de cultius i contribuirà a aportar nitrogen en els sistemes agrícoles.
- INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE POUR L'AGRICULTURE, L'ALIMENTATION ET L'ENVIRONNEMENT (INRAE)
Projectes relacionats
