Projet H2020 INCREASE : Collections intelligentes de ressources génétiques de légumineuses alimentaires pour les systèmes agroalimentaires européens

Taper Projet
État Firmado
Exécution 2020 -2026
Budget alloué 6.999.999,5 €
Portée Europeo
Principale source de financement H2020
Site Web du projet Proyecto INCREASE

Description

Les légumineuses sont essentielles à la durabilité, à la sécurité alimentaire et à la santé humaine, selon la nouvelle stratégie européenne en matière de protéines pour l’innovation dans la production de protéagineux en Europe. Le projet INCREASE, financé par l’UE, améliorera la gestion et l’utilisation des ressources génétiques des légumineuses. Pour relever ce défi, il étendra son utilisation, en répondant aux besoins des utilisateurs en termes d’accessibilité, de qualité et de quantité d’informations disponibles.

Le projet se concentrera sur quatre légumineuses principales : les pois chiches, les haricots communs, les lentilles et les lupins. En bref, INCREASE renforcera l’Europe dans le domaine des ressources génétiques des légumineuses et, en même temps, représentera un modèle et un outil important pour toutes les ressources génétiques des cultures.

Description des activités

Les données de passeport, phénotypiques et génotypiques pour les accessions GenRes ont été collectées auprès des partenaires INCREASE à l'aide d'un fichier modèle spécifiquement développé pour identifier de manière unique les ensembles de données. Un code INCREASE et un code DOI uniques ont été attribués à chaque accession.
Des protocoles de phénotypage ont été établis pour chaque espèce et mis à la disposition de tous les partenaires pour caractériser GenRes pendant le développement du SSD, les cycles de croissance des graines ultérieurs et les expériences sur le terrain dans des conditions contrôlées. Les protocoles de phénotypage des graines et des plantes cultivées dans des conditions contrôlées pendant l'augmentation primaire des graines ont été décrits dans quatre publications scientifiques dans Current Protocols in Plant Biology (DOI : 10.1002/cpz1.133 ; 10.1002/cpz1.134 ; 10.1002/cpz1.191 ; 10.1002/cpz1.371). Concernant le phénotypage moléculaire, les protocoles de transcriptomique et de métabolomique ont été optimisés et établis pour les quatre cultures. Des canaux d'extraction d'ADN ont été établis et l'extraction d'ADN a été achevée pour les T-CORE, tandis qu'elle est actuellement en cours pour les R-CORE. Un protocole d'extraction d'ADN ancien (ADNa) a été testé avec succès sur un spécimen d'herbier historique de haricot commun obtenu auprès du Muséum national d'histoire naturelle de Paris, qui a été séquencé à l'aide d'Illumina WGS. Le protocole a été utilisé pour extraire avec succès l’ADNa de 67 spécimens d’herbier de différents taxons de légumineuses, dont le séquençage est en cours. Tous les pipelines pour le séquençage et le génotypage du génome entier, l'assemblage du génome de haute qualité et la reconstruction du pangénome ont été établis et testés. Un premier pangénome du haricot commun a été assemblé et un manuscrit décrivant cette réalisation est prêt à être soumis. Une nouvelle technique de génotypage de grands génomes chez les lentilles a été développée et testée avec succès, et un article décrivant le développement de cette technique a été publié dans Genome Research (DOI : 10.1101/gr.277628.122).
Les données collectées dans GenRes, y compris les données de passeport, phénotypiques et génotypiques disponibles auprès de projets frères, sont utilisées pour établir le R-CORE, le T-CORE et le H-CORE. Plusieurs cycles de culture de semences ont été réalisés, en commençant par des semences hétérogènes et SSD, et les semences ont été distribuées à tous les partenaires concernés par leurs activités. Des sous-ensembles de lignées R-CORE et T-CORE ont été utilisés pour la caractérisation phénotypique dans des conditions contrôlées, telles que le stress hydrique, pour le haricot commun et le pois chiche, et pour la culture intercalaire du maïs et du haricot commun. Plusieurs essais sur le terrain ont été réalisés pour les quatre espèces, au cours desquels les protocoles de phénotypage communs développés ont été utilisés. Sur plus de 16 000 échantillons collectés pour des études transcriptomiques et métabolomiques, le profilage des métabolites a été réalisé par GC-MS et/ou LC-MS dans 7 500 échantillons. À ce jour, 1 200 échantillons d’ARN de feuilles de lignées de haricots communs et de pois chiches ont été extraits et soumis au séquençage. Des analyses nutritionnelles et technologiques sont également réalisées. INCREASE a conçu et testé une approche entièrement décentralisée de la conservation du matériel génétique, en distribuant 1 126 lignées de haricots communs SSD à travers l'Europe pour la culture et la caractérisation publiques. Suite au succès de la première vague de l’Expérience de Science Citoyenne, deux autres vagues ont été lancées en 2022 et 2023, atteignant un total de plus de 16 000 inscriptions de citoyens européens. Depuis le début du projet, une application personnalisée de Science Citoyenne a été développée et améliorée, facilitant la collecte et le traitement des données des accords Easy-STMA, assurant l'échange de semences entre les participants dans un cadre légal. Cette application innovante jette les bases de futurs projets de science citoyenne liés aux RPGAA.

Description contextuelle

Les légumineuses alimentaires sont essentielles à tous les défis sociétaux liés à l’agriculture, notamment l’atténuation du changement climatique, la conservation de l’agrobiodiversité, l’agriculture durable, la sécurité alimentaire et la santé humaine. Dans ce sens, un aspect clé est la transition vers des régimes alimentaires à base de plantes, basés principalement sur les légumineuses alimentaires.

La caractérisation, le maintien et l’exploitation des ressources génétiques des légumineuses alimentaires (GenRes), largement inexploitées à ce jour, constituent la base du développement d’une agriculture durable et de systèmes alimentaires sains. INCREASE, qui se concentre sur le pois chiche, le haricot commun, la lentille et le lupin, met en œuvre une nouvelle approche pour conserver, gérer et caractériser les GenRes. Des collections intelligentes sont en cours de développement, constituées de collections de base imbriquées d'accessions de descendance purifiée à graines uniques (SSD), exploitant le matériel génétique disponible dans les banques de gènes et à la ferme, et soumises à différents niveaux de caractérisation génotypique et phénotypique.

Les activités de phénotypage et de découverte de gènes répondront, par une approche participative, aux besoins de diverses parties prenantes (sélectionneurs, scientifiques, agriculteurs, industries agroalimentaires et non alimentaires), en exploitant également la puissance de la métabolomique et de la transcriptomique massives, ainsi que de l'intelligence artificielle et des outils intelligents. De plus, INCREASE teste, à travers une expérience scientifique citoyenne (CSE), un système innovant pour la conservation et l’utilisation décentralisées et dynamiques des GenRes. En promouvant l’utilisation de légumineuses alimentaires, en améliorant la qualité, l’adaptation et la performance, et en stimulant la compétitivité du secteur agricole et alimentaire, INCREASE a un impact significatif sur l’économie et la société, représentant une étude de cas d’approches intégratives et participatives de la conservation et de l’exploitation des cultures GenRes. INCREASE vise à :

Améliorer la gestion et le partage des données GenRes sur les légumineuses alimentaires grâce à des bases de données rationalisées et des outils facilement accessibles.
Produire une grande quantité de données génotypiques et phénotypiques de haute qualité.
Développer des collections intelligentes pour explorer la diversité des genres et concevoir en collaboration des approches innovantes de gestion de la conservation.
Générer de nouvelles connaissances facilement accessibles grâce à des outils de recherche et de visualisation en ligne pour identifier les sources de matériel génétique appropriées.
Développer, tester et diffuser les meilleures pratiques pour une gestion dynamique de GenRes dans les institutions et initiatives du monde entier.
Développer des approches décentralisées en matière de technologies de l’information pour le partage des données et la conservation du matériel génétique.

Objectifs

INCREASE améliorera la gestion et l’utilisation des ressources génétiques des légumineuses alimentaires, qui sont cruciales pour la durabilité, la sécurité alimentaire et la santé humaine, comme le reconnaît le nouveau Plan européen pour les protéines en faveur de l’innovation dans ce secteur en Europe. Pour relever ce défi, INCREASE élargira l’utilisation des ressources génétiques des légumineuses alimentaires en se concentrant sur les besoins des utilisateurs en termes d’accessibilité, de qualité et de quantité d’informations disponibles.

INCREASE, qui travaille avec quatre légumineuses alimentaires importantes (pois chiches, haricots communs, lentilles et lupins) ayant une valeur d'innovation significative pour l'agriculture et l'industrie alimentaire de l'UE, s'appuiera sur quatre piliers :

Solutions innovantes de gestion de données pour développer des normes de référence pour l'échange de données et l'intégration dans l'infrastructure de base, avec une saisie de données décentralisée, des méthodologies définies et des meilleures pratiques pour exploiter de nouvelles informations, ainsi que le développement d'outils de visualisation faciles à utiliser.
Développement de nouveaux outils et principes pour la gestion du matériel génétique, basés sur le développement de « collections intelligentes » en tant qu'ensemble de collections de base imbriquées de différentes tailles qui représentent toute la diversité de chaque culture.
Adoption de technologies de pointe en matière de génotypage et de phénotypage combinées au potentiel de l’intelligence artificielle axée sur les traits qui intéressent les utilisateurs.
Un effort international impliquant des partenaires non européens et des organisations internationales est entrepris pour élargir la portée et l’ambition d’INCREASE, facilitant l’intégration des données et des ressources génétiques disponibles pour les utilisateurs européens. Nous développerons une expérience de science citoyenne, visant principalement à diffuser le projet auprès des parties prenantes et des citoyens.

Globalement, INCREASE renforcera l’Europe dans le domaine des ressources génétiques des légumineuses et, en même temps, représentera un modèle et un outil important pour toutes les ressources génétiques des cultures.

Informations Complémentaires

Amélioration du statut des GenRes et efficacité accrue des efforts de conservation, notamment en Europe ; normes harmonisées de haute qualité pour la gestion de GenRes à travers l'Europe (et au-delà).
Augmentation de la quantité et de la qualité des données dans les systèmes d’information mis en place pour les cultures GenRes.
Méthodes innovantes de partage des ressources et des services entre les banques de gènes/sites de conservation in situ en Europe et au-delà.
Nouveaux services pour les utilisateurs à l’intérieur et à l’extérieur des communautés de conservation.
Impacts économiques et sociaux grâce à l'amélioration de la qualité, de l'adaptabilité et des performances des légumineuses alimentaires, en stimulant la compétitivité des secteurs agricoles et alimentaires européens conformément aux nouvelles recommandations du Plan européen sur les protéines végétales et en promouvant l'utilisation des légumineuses alimentaires GenRes.
Nouvelles variétés pour une adoption plus facile des légumineuses alimentaires dans l'agroécosystème, améliorant l'agrobiodiversité avec toutes ses conséquences positives associées (par exemple, durabilité, sécurité alimentaire, rendements économiques, diversification des produits, amélioration de la nutrition humaine).
Adaptation environnementale des légumineuses alimentaires aux environnements européens et au changement climatique, y compris une meilleure tolérance à la sécheresse du pois chiche et du haricot commun.

Coordonnateurs

UNIVERSITA POLITECNICA DELLE MARCHE (UNIVPM)

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