Projet H2020 Plant.ID : Identification moléculaire des plantes
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2018 -2021
- Budget alloué 4.062.035,52 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet Proyecto Plant.ID
Des approches d’identification moléculaire précises et rapides sont nécessaires de toute urgence pour aider les scientifiques à identifier et à caractériser les plantes et leurs produits pour des applications allant de la médecine au commerce illégal d’espèces menacées. Au cours de la dernière décennie, d’innombrables avancées dans les données génomiques, le séquençage de l’ADN et les méthodes d’identification moléculaire ont mis de nombreux nouveaux outils entre les mains des scientifiques pour répondre à une variété d’applications.
Soutenu par le programme Actions Marie Skododowska-Curie, le projet Plant.ID préparera une nouvelle génération de biosystématiciens à exploiter pleinement le potentiel de ces méthodes et d'autres nouvelles. L'équipe se concentrera sur le développement de l'identification moléculaire des plantes par la délimitation des espèces, le métabarcodage, la capture de gènes et le barcodage génomique. Montrer l'objectif du projet
Les données massives de séquençage de l’ADN fournissent de nouvelles perspectives sur la biodiversité à plusieurs échelles différentes. À des niveaux phylogénétiques superficiels, cela nous donne la capacité de découvrir des lignées au niveau de la population et ainsi de développer davantage un modèle phylogénétique qui prend en compte les phénomènes au niveau de la population ainsi que la migration des allèles entre les populations.
- Dans le WP1, les développements théoriques et expérimentaux dans ce domaine ont été examinés, développés et testés par ESR 1 en utilisant des espèces de silène arctique. Les spécimens d’herbier fournissent aux scientifiques du matériel végétal pour les études phylogénétiques. L'ESR3 a utilisé ce type de données pour évaluer la délimitation des espèces ainsi que les modèles phylogénétiques plus profonds dans le genre hémiparasite Euphrasia. À un autre niveau, le séquençage massif de l’ADN collecté à partir d’échantillons de sol permet aux scientifiques d’identifier la diversité taxonomique pour évaluer avec précision le renouvellement et les gradients écologiques à l’échelle spatiale et temporelle, ce à quoi ESR 2 a contribué en utilisant l’ADN végétal collecté à partir d’échantillons de sol. Le métabarcodage ADN est une méthode de recherche développée pour l’évaluation de la biodiversité à partir de substrats contenant de l’ADN. Pour l’identification des plantes, c’est très prometteur, mais davantage de marqueurs doivent être développés pour une identification précise des espèces.
- Les ESR du WP2 ont travaillé sur le développement et le test de nouvelles approches pour évaluer la diversité moléculaire des plantes qui vont au-delà du séquençage basé sur les amplicons et utilisent plutôt le séquençage shotgun, la métagénomique, l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique. Ces méthodes permettent une identification précise et une quantification relative des espèces végétales dans les substrats et améliorent la capacité d’examiner, d’authentifier et de contrôler ces substrats, y compris les compléments à base de plantes, les produits alimentaires, les pièges à pollen, les sédiments du sol, les échantillons d’eau et le bois. Les données de séquençage du génome sont métabarcodées, car elles évitent les biais d'amplification et permettent la quantification des constituants.
- Le WP3 visait donc à développer de nouvelles approches génétiques et moléculaires pour l’identification des plantes. Chaque projet a continué de suivre les travaux réalisés au cours de la première période de rapport et a assuré le suivi des objectifs fixés lors du deuxième cycle de rapport. À cette fin, des méthodes chimiques et moléculaires ont été développées pour la plante médicinale historiquement importante, le quinquina. Des panneaux d'appâts de capture de cibles personnalisés ont été développés pour l'aloès à valeur commerciale, conduisant au plus grand ensemble de données produit à ce jour sur les valeurs des isotopes de carbone des aloès. La capture de cibles et le séquençage métagénomique d'échantillons de poudre de salep commerciale provenant de fournisseurs et de marchés en ligne ont été développés pour tester leur composition et leur provenance. Une série d'outils bioinformatiques a été testée sur une population de bégonias dont la composition génétique est connue afin d'établir des flux de travail pour l'analyse des bégonias à partir des radiations de différentes espèces. De plus en plus d’organisations appliquent systématiquement des techniques basées sur l’ADN à des fins de suivi et d’évaluation de la qualité. En ce qui concerne l’identification des plantes, les applications personnalisées pour les utilisateurs finaux de la société en sont encore à leurs balbutiements.
- Par conséquent, tous les projets ESR du WP4 visaient à développer des solutions pour présenter les résultats de recherche qui étaient faciles à interpréter pour les utilisateurs finaux. Ainsi, des échantillons de bois durs africains importants dans le commerce ont été analysés par ESR12, ce qui a donné lieu à de nouveaux marqueurs permettant de distinguer ceux qui peuvent être commercialisés légalement de ceux qui le sont. ESR13 a développé un nouveau pipeline bioinformatique pour analyser le niveau d'adultération dans les herbes médicinales et les aliments. L'ESR14 a développé des méthodes pour comprendre la géographie historique et la lignée des plantes médicinales importantes en Afrique. ESR15 a développé des méthodes d'IA pour analyser l'ébène commercialisé et identifier les espèces protégées des espèces non protégées. Ces travaux ont été diffusés à travers 42 présentations orales et par affiches, 11 articles dans des revues à comité de lecture et ont atteint 6 800 membres de la communauté scientifique. Les efforts de sensibilisation utilisant diverses formes de diffusion ont également permis d’atteindre 470 000 membres du grand public.
Les plantes fournissent de la nourriture, des aliments pour animaux, des médicaments et des matériaux de construction. Mais ils nous affectent également négativement par le biais des allergies au pollen, des espèces vénéneuses, des espèces invasives et en tant qu’adultérants dans les plantes médicinales. Cependant, les plantes constituent la ressource biologique la plus prometteuse pour notre avenir. Les risques actuels d’extinction et le déclin des connaissances taxonomiques nécessitent des approches d’identification précises et rapides pour comprendre et améliorer la biodiversité botanique. Les progrès réalisés dans le domaine des données génomiques et du séquençage de l’ADN révolutionnent la systématique végétale, et les méthodes modernes d’identification moléculaire permettent d’identifier avec précision les plantes d’une manière qui était techniquement impossible il y a seulement dix ans.
Récemment, il est devenu possible de détecter la substitution dans les produits pharmaceutiques à base de plantes, de surveiller les espèces exotiques envahissantes, de suivre des fragments tels que le pollen et les spores, de découvrir le commerce illégal d’espèces menacées, de réaliser des évaluations rapides et précises de la biodiversité moléculaire et d’étudier la diversité historique des plantes grâce à l’ADN dans des spécimens de musée. Cependant, pour exploiter efficacement les opportunités potentielles offertes par les nouvelles techniques génomiques, la société d’aujourd’hui a un besoin urgent de biosystématiciens formés, possédant une expérience à la fois en taxonomie et dans la gestion de vastes quantités de données génomiques. Plant.ID a relevé ces défis en réunissant des partenaires universitaires et non universitaires, notamment des agences de réglementation, l'industrie, des PME et des ONG, pour développer l'identification moléculaire des plantes grâce à des approches personnalisées, notamment la délimitation des espèces, le métabarcodage, la capture de gènes et le barcodage génomique, afin de permettre aux parties prenantes de bénéficier d'une identification moléculaire simplifiée des plantes.
En combinant l’expertise taxonomique classique avec des approches génomiques de pointe, Plant.ID a réuni un réseau de chercheurs et d’institutions en biodiversité pour s’attaquer aux obstacles urgents à la description et à l’évaluation de la biodiversité végétale menacée ; formé une nouvelle génération de 15 chercheurs ayant une pertinence immédiate pour exploiter le rôle central des plantes dans le monde moderne ; et construit un réseau pour de futures collaborations au sein et en dehors de Plant.ID.
Un grand nombre des près de 400 000 espèces végétales fournissent de la nourriture, des aliments pour animaux, des médicaments et des matériaux de construction. En plus de ces impacts positifs, les plantes nous affectent également négativement par le biais des allergies au pollen, des espèces vénéneuses, des espèces envahissantes et des adultérants dans les herbes médicinales. Cependant, les plantes constituent la ressource biologique la plus prometteuse pour notre avenir. Les risques actuels d’extinction de la flore mondiale et le déclin significatif de l’expertise taxonomique nécessitent des approches d’identification rapides et précises pour comprendre et évaluer la biodiversité botanique. Les progrès réalisés dans le domaine des données génomiques et du séquençage de l’ADN révolutionnent la systématique des plantes, et les méthodes modernes d’identification moléculaire permettent une identification précise des plantes d’une manière qui était techniquement impossible il y a seulement dix ans.
Récemment, il est devenu possible de détecter des substitutions dans les produits pharmaceutiques à base de plantes, de surveiller les espèces exotiques envahissantes, de suivre des fragments tels que le pollen et les spores, de découvrir le commerce illégal d’espèces menacées, de réaliser des évaluations rapides et précises de la biodiversité moléculaire et d’étudier la diversité historique des plantes grâce à l’ADN dans des spécimens de musée. Cependant, pour exploiter efficacement les opportunités potentielles offertes par les nouvelles techniques génomiques, la société d’aujourd’hui a un besoin urgent de biosystématiciens formés, possédant une expérience à la fois en taxonomie et dans la gestion de vastes quantités de données génomiques. Plant.ID répondra de manière innovante à ces défis en réunissant des partenaires universitaires et non universitaires, notamment des agences de réglementation, des industries, des PME et des ONG intéressées, pour développer l'identification moléculaire des plantes grâce à des approches sur mesure pour la délimitation des espèces, le métabarcodage, la capture de gènes et le barcodage génomique, permettant ainsi aux parties prenantes de bénéficier d'une identification moléculaire simplifiée des plantes. En combinant l’expertise taxonomique classique avec des approches génomiques de pointe, Plant.ID permettra à une nouvelle génération d’ESR qui auront une pertinence immédiate pour exploiter le rôle central des plantes dans le monde moderne.
Les plantes sont une ressource essentielle pour notre planète, fournissant de la nourriture, des médicaments et des matériaux de construction. Cependant, ils peuvent également nous affecter négativement, comme les plantes vénéneuses, les allergies au pollen, entre autres. Il est donc important de pouvoir identifier les plantes ; Cependant, le processus pour y parvenir n’est pas toujours simple.
L’objectif du projet Plant.ID, financé par l’UE et soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, était de relever les défis de l’identification des plantes. Plant.ID, un réseau collaboratif en Europe, a réuni des partenaires universitaires et non universitaires pour développer des méthodes nouvelles et évolutives d'identification des plantes basées sur l'ADN. « Cela peut sembler comme tirer sur une mouche avec un canon, mais l’ADN fournit des moyens robustes et simplifiés pour identifier les plantes », explique Hugo de Boer, coordinateur du projet. Le projet a également soutenu le développement professionnel et la formation de la prochaine génération de chercheurs qui développeront ces solutions de pointe pour l’identification des plantes. « L'une de mes principales motivations pour ce projet était d'offrir une opportunité de formation à 15 jeunes talents dans ce domaine. Ce qui est le plus inspirant et le plus gratifiant dans la science, c'est de recruter des personnes brillantes – souvent plus brillantes encore – et de les aider à atteindre leurs objectifs de carrière », explique de Boer. Description et évaluation de la diversité végétale Pour répondre à l’objectif général, le projet a été structuré en quatre lots de travail.
La première portait sur la définition des espèces en tant qu’entités taxonomiques, exigence fondamentale pour identifier les espèces à partir de l’ADN.
Les deuxième et troisième lots de travail se sont concentrés sur des approches spécifiques de l’identification basée sur l’ADN. Lors de la quatrième séance, les applications pratiques de l’identification des plantes basée sur l’ADN ont été examinées. « En tant qu'équipe, le projet a fait progresser le domaine dans plusieurs domaines clés, notamment l'identification moléculaire du pollen, la métagénomique des plantes pour l'analyse alimentaire, la phylogénomique des polyploïdes, la muséomique des plantes et l'évaluation de la diversité des plantes à partir de l'ADN environnemental du sol », confirme de Boer. Par exemple, dans le premier lot de travaux, des développements théoriques et expérimentaux dans le séquençage massif d'ADN utilisant des espèces de Silenus arctiques ont été testés. Ce travail pourrait contribuer à fournir des informations sous-jacentes pour une taxonomie mise à jour du groupe.
Dans le cadre du deuxième lot de travaux, les chercheurs en début de carrière ont travaillé au développement et au test de nouvelles approches pour évaluer la diversité moléculaire des plantes qui vont au-delà du séquençage basé sur les amplicons. « Ces méthodes permettent une identification précise ainsi qu’une quantification relative des espèces végétales dans les substrats », ajoute de Boer. Ils améliorent également la capacité à filtrer, authentifier et surveiller ces substrats.
Dans le troisième lot de travail, de nouvelles approches génétiques et moléculaires pour l’identification des plantes ont été développées. Dans le cadre du quatrième lot de travaux, l’objectif était de développer des solutions pour présenter les résultats de recherche qui soient faciles à interpréter pour les utilisateurs finaux. Plus d'informations sur les travaux réalisés sur le projet sont disponibles sur le site Web Plant.ID. Quelle est la prochaine étape pour Plant.ID ? « Le projet a réuni un groupe de scientifiques peu organisé au sein d’un réseau collaboratif solide.
« Il reste encore beaucoup à faire dans le domaine de l'identification moléculaire des plantes, mais le réseau peut capitaliser sur ses acquis en s'appuyant progressivement sur les bases innovantes qu'il a établies », rapporte de Boer. Le projet a identifié des lacunes et des défis supplémentaires qui sont actuellement explorés. « Nous envisageons d'élargir notre collaboration et de solliciter un financement de recherche Horizon Europe pour développer de nouvelles approches, ainsi que de collaborer avec les parties prenantes pour mettre en œuvre ces méthodes et obtenir un impact sociétal », conclut de Boer.
En mobilisant notre équipe de bénéficiaires et de partenaires, Plant.ID s'efforce de traduire des innovations empiriques de pointe en recherche et développement appliqués, avec des acteurs clés de la délimitation des espèces, du codage-barres ADN et de l'identification moléculaire. Cela nous permet de répondre à des problématiques de biosystématique qui ne pouvaient pas être traitées auparavant. La proposition a jeté les bases d’un projet qui ferait progresser l’état de l’art, mais plus important encore, elle envisageait également que le consortium initie de nouvelles collaborations synergiques entre les projets ESR. Cette ouverture à l’innovation est essentielle pour les projets cherchant à capitaliser sur les développements scientifiques qui surviennent après la soumission de la proposition ou pendant le lancement et la mise en œuvre précoce du projet.
À mi-parcours, nous pouvons clairement voir que tous les projets sont spécifiques, mesurables, réalisables, pertinents et limités dans le temps, et nos ESR travaillent sur des livrables spécifiques pertinents pour le projet et leurs doctorats. De plus, de nombreux ESR ont adopté et intégré des développements de pointe dans leurs projets pour accroître la pertinence scientifique et sociétale de Plant.ID. De plus, plusieurs collaborations entre ESR et projets sont en cours pour aider Plant.ID à réaliser sa vision au-delà des synergies de pointe.
- UNIVERSITETET I OSLO (UNIVERSITY OF OSLO)
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