Projet H2020 TomRes : une approche innovante et intégrée pour accroître la tolérance des plantes aux stress multiples et combinés, en utilisant la tomate comme modèle.
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2017 -2021
- Budget alloué 5.996.175,00 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet Proyecto TomRes
La tomate est l’un des produits agricoles les plus cultivés en Europe. Il est cultivé dans de nombreux pays, aussi bien en plein champ que dans des zones protégées. Cependant, la culture de la tomate est menacée par le stress hydrique et nutritionnel. Le projet TomRes, financé par l’UE, vise à fournir une solution indispensable grâce à des recherches et un développement approfondis.
Le projet commencera par sélectionner soigneusement diverses accessions qui démontrent une tolérance au stress tout en maintenant une qualité et un rendement élevés. Ce processus implique l’identification des traits souhaitables qui contribuent à la tolérance au stress. Le projet permettra également de réaliser des tests rigoureux et d’optimiser les stratégies agricoles.
L’objectif ultime de TomRes est de fournir aux agriculteurs et aux spécialistes des données et des résultats précieux.
Le premier axe de recherche de TOMRES a été la sélection de lignées de tomates résilientes et d’allèles liés à la résilience. Après une sélection préliminaire basée sur la littérature, TOMRES a examiné 219 accessions qui ont été testées pour obtenir la collection TOMRES (TC), qui a été examinée sous stress combiné pour plusieurs traits, souvent moins étudiés, tels que l'architecture racinaire et la mycorhization arbusculaire. Deux QTL pour la résilience sous stress combiné ont été identifiés à partir d'une population de tomates x pennelli, et 95 allèles de gènes liés à la résilience chez la tomate ont été identifiés et phénotypés. Un deuxième objectif de TOMRES était l’étude du rôle des strigolactones (SL) et des traits liés aux racines dans la résilience au stress combiné. Dans ce cas, les effets du SL sur WUE et NUE ont été évalués par le biais de traitements et d’épuisement génétique. SL a augmenté l'exsudation des racines et l'efficacité d'utilisation du P dans des conditions de manque de P. De plus, SL améliore la mémoire du stress dû à la sécheresse et affecte l’expression de certains miARN. L’utilisation du SL comme composant de biostimulants agricoles a été établie.
Le phénotypage racinaire des accessions TC a été réalisé à l'aide de techniques avancées et le contrôle génétique de l'infection mycorhizienne a été étudié. Des centaines de gènes et d'épigènes impliqués dans les réponses combinées au stress ont été étudiés à l'aide de techniques de transcriptomique, de q-RT-PCR et d'omique ciblée sur la chromatine. L’approche TOMRES mettait l’accent sur la recherche en gestion des cultures. La polyculture avec des légumineuses (haricots, niébé, fèves) a été optimisée et le projet a sélectionné de nouvelles souches sauvages indigènes de rhizobiums. L'application de biostimulants pour augmenter l'AEU et le NEU a été abordée, en se concentrant en particulier sur deux produits développés par les partenaires de TOMRES, qui ont montré des résultats très prometteurs. L’application de rhizobactéries favorisant la croissance des plantes a été testée. Deux accessions TC ont montré des résultats prometteurs en tant que porte-greffes. Enfin, des technologies de traitement à taux variable pour l’agriculture de précision ont été optimisées et testées lors d’essais sur le terrain sous stress hydrique.
Les données collectées de manière centralisée par TOMRES ont été intégrées dans un référentiel en libre accès. Une analyse d'impact environnemental a été réalisée : les solutions innovantes de TOMRES ont montré des résultats encourageants, avec une réduction des pertes de nutriments dans le sol, de l'accumulation de métaux lourds et de la contamination microbienne. Une analyse d’impact économique et social a été réalisée sur la base de données de terrain et de deux enquêtes indépendantes (en Italie et dans l’UE). Deux systèmes d’aide à la décision ont été mis en œuvre à l’aide des données TOMRES, qui sont à la disposition des agriculteurs, des décideurs politiques et des consommateurs pour faciliter leurs décisions en faveur d’une culture de tomates résiliente. TOMRES a mis en œuvre un programme ambitieux d’essais sur le terrain et d’activités de démonstration. Au sein du réseau d'agriculteurs TOMRES, plus de 15 essais à la ferme ont été menés, axés sur l'évaluation des accessions TOMRES, des biostimulants et des techniques de gestion des champs. Les essais sur le terrain confirment que l’innovation de TOMRES peut aider les agriculteurs à faire face au stress combiné, à condition de prêter attention à l’environnement local et aux techniques. Les partenaires de TOMRES ont organisé des formations participatives sur le terrain sur les sites d’essai.
Des communiqués de presse et des mises à jour sur les réseaux sociaux, ainsi qu’une newsletter régulière, ont été distribués au grand public. Des événements participatifs ont été organisés pour les agriculteurs, qui ont également reçu des informations par le biais de publications techniques et de résumés des pratiques agricoles de l'EIP. La communication scientifique s'est principalement basée sur des articles scientifiques, des ateliers et une école d'été.
Les cultures maraîchères nécessitent de grands volumes d’eau et d’engrais. Cependant, l’eau est souvent rare et la consommation agricole entre en concurrence avec l’usage civil et industriel. Les engrais deviennent limitants pour des raisons environnementales et économiques, tandis que l’eutrophisation affecte la qualité des sols et de l’eau. Les recherches de TOMRES se sont concentrées sur le développement de processus et de ressources qui augmentent la résilience des plantes à la sécheresse combinée et au stress nutritionnel et maximisent l'efficacité de l'utilisation de l'eau et des nutriments, en se concentrant sur la tomate, une culture européenne majeure.
Les objectifs généraux de TOMRES ont été abordés comme suit : TOMRES a identifié des lignées de tomates résilientes, de nouveaux allèles et des traits génétiques conférant des NUE et WUE supérieurs grâce à un vaste programme de criblage des accessions existantes et de recherche et de clonage de nouveaux QTL et allèles. TOMRES a amélioré notre compréhension fondamentale des processus physiologiques et moléculaires déclenchés chez la tomate par un stress combiné, en élucidant le rôle des hormones, en particulier des strigolactones, et des gènes candidats, également liés aux traits souterrains tels que l'architecture racinaire et la mycorhization arbusculaire. TOMRES a conçu et optimisé des stratégies de gestion durable des cultures qui améliorent la résilience au stress combiné, telles que la polyculture avec des légumineuses, la sélection de porte-greffes, l'application de biostimulants développés dans le cadre du projet et des techniques à taux variable pour l'irrigation et la fertilisation de précision.
TOMRES a évalué les effets de l’adoption de ces outils innovants en analysant leur impact économique, social et environnemental, et en développant des systèmes d’aide à la décision pour une prise de décision éclairée dans la culture de la tomate. TOMRES a fourni un environnement propice à la mise en œuvre et à l'adoption des résultats du projet grâce à des activités ouvertes et multipartites, notamment des essais et des démonstrations à la ferme, la gestion de l'innovation pour la commercialisation, des activités de formation participative avec les agriculteurs, des ateliers scientifiques et une école d'été, des publications scientifiques, une note d'orientation et une communication médiatique.
La tomate est l’un des principaux produits agricoles de l’UE. Elle est cultivée dans toute l'Europe en champs ouverts et protégés et en serres, représentant un modèle de culture biologique et agronomique.
Le stress hydrique et nutritionnel combiné constitue un problème majeur pour les producteurs de tomates, et des solutions sont nécessaires pour préserver les rendements tout en préservant l’environnement. TOMRES sélectionnera, parmi plus de 10 000 échantillons disponibles, des porte-greffes et des greffons qui tolèrent le stress combiné tout en maintenant la qualité et le rendement des fruits, en tirant parti d'approches de sélection innovantes. De nouveaux caractères, notamment souterrains, seront identifiés et pourront être exploités en sélection.
Le rôle d’hormones sélectionnées (strigolactones et brassinostéroïdes) sera étudié pour identifier d’autres traits de résilience. TOMRES testera et optimisera des stratégies de gestion durable des cultures, telles que la culture intercalaire de légumineuses, les techniques de fertilisation et d'irrigation de précision, la manipulation de micro-organismes symbiotiques et l'utilisation de porte-greffes mieux adaptés à l'absorption de l'eau et des nutriments du sol.
De nouvelles stratégies de gestion du génotype X seront développées dans le but de réduire l’application de N et de P d’au moins 20 % et l’apport d’eau de 40 %, tout en garantissant la durabilité environnementale et la viabilité économique des solutions proposées. Les tests seront intégrés à l’analyse d’impact environnemental (émissions de gaz à effet de serre, qualité de l’eau) et socio-économique. Les données agronomiques, environnementales et économiques seront traitées pour construire des modèles et un système d’aide à la décision. Les activités de démonstration et de diffusion se poursuivront tout au long du projet et transféreront les résultats à différents environnements et à d’autres systèmes agricoles, garantissant ainsi le plus grand impact des connaissances acquises sur l’économie de l’UE. Le transfert transdisciplinaire des connaissances entre les agriculteurs, les éleveurs, les industries, les associations et les scientifiques sera assuré par une approche multipartite solide dès la phase de planification.
La réduction des besoins en eau et en engrais dans les cultures de tomates fournit une base solide pour la culture de tomates de nouvelle génération, plus durables sur le plan environnemental et économique. La tomate est l'une des cultures de base de l'UE, cultivée dans toute l'Europe dans des champs ouverts et protégés, ainsi que dans des serres. Les producteurs de tomates sont confrontés à un stress combiné en eau et en nutriments dans leurs cultures, et des solutions sont nécessaires pour protéger les cultures et préserver l’environnement. Le projet TomRes, financé par l'UE, a testé et optimisé des stratégies de gestion durable des cultures telles que la culture intercalaire de légumineuses, les techniques de fertilisation et d'irrigation de précision, la manipulation de micro-organismes symbiotiques et l'utilisation de porte-greffes mieux adaptés à l'absorption de l'eau et des nutriments du sol. Les partenaires du projet ont mis en œuvre un processus de sélection pour identifier les génotypes de tomates les plus résistants au stress combiné (sécheresse et carences nutritionnelles). « Parmi environ 10 000 accessions disponibles, plus de 200 ont été examinées en plein champ, dont 80 variétés méditerranéennes à longue durée de vie, pour sélectionner une collection TomRes de 43 accessions avec des lignées dotées d'une tolérance supérieure au stress combiné », explique Andrea Schubert, coordinatrice du projet. Comment rendre les tomates plus résilientes et plus productives TomRes a contribué à des avancées scientifiques fondamentales, telles que plus de 20 nouveaux allèles (et lignées les portant) qui peuvent aider à contrôler les performances des tomates sous stress et être utilisés dans la sélection assistée par marqueurs pour la résilience. Le projet a fourni de nouvelles perspectives sur le rôle de deux phytohormones clés, les strigolactones et les brassinostéroïdes, dans la résilience, le développement et la mémoire environnementale des plantes.
Grâce à une technologie de phénotypage avancée, TomRes a découvert de nouveaux traits associés aux racines pertinents pour la résilience au stress combiné. Ces nouveaux traits sont liés à l’architecture et à la physiologie des racines et sont associés à des microbes bénéfiques. « Nous avons pu optimiser les pratiques de gestion (irrigation et fertilisation à taux variable, porte-greffes résilients, biostimulants, engrais verts et rotations) et sélectionner des combinaisons de ces éléments pour obtenir une résilience optimale au stress combiné chez les tomates », explique Schubert. Les lignées de tomates sélectionnées et les traits de résilience représentent une source accessible pour les sélectionneurs de tomates intéressés à fournir des génotypes résilients aux agriculteurs.
Il a été démontré que des techniques de gestion optimisées permettent d’atteindre l’objectif déclaré du projet, à savoir réduire les besoins en eau et en engrais. TomRes fournit désormais une base solide pour la culture de tomates de nouvelle génération, plus durable sur le plan environnemental et économique. Application des concepts du projet à la recherche future Les partenaires du projet ont fourni les rapports nécessaires et participent désormais activement à la promotion d'un environnement de recherche où, avec l'aide de financements nationaux et européens, les concepts TomRes peuvent être encore améliorés et mis en œuvre, à la fois dans la tomate et dans d'autres cultures. Un exemple est le projet VEG-ADAPT, financé par PRIMA, qui transfère les concepts TomRes à la région méditerranéenne et à d'autres cultures. Les agriculteurs et l’industrie participant au réseau posent les bases de l’exploitation commerciale des résultats du projet qui les intéressent. Le projet a grandement bénéficié d'un conseil des parties prenantes, créé pour fournir des conseils et des commentaires tout au long du projet et contribuer à l'approche multipartite de TomRes.
La sensibilisation des scientifiques, des agriculteurs et du grand public a été intensive et s’est poursuivie tout au long de la pandémie de COVID-19, avec une école d’été en ligne et deux ateliers organisés. Les enquêtes sur l’acceptation des tomates durables par les consommateurs ont permis de diffuser les concepts du projet et de mesurer l’intérêt du public pour des systèmes de culture innovants, plus respectueux de l’environnement et durables.
Chez TOMRES, différentes couches de recherche ont été intégrées pour répondre efficacement aux problèmes de résilience au stress combiné et d'efficacité d'utilisation de l'eau et des nutriments. Quelques chiffres permettent de saisir l’ampleur du travail réalisé par TOMRES, les progrès et les résultats obtenus, ainsi que son impact.
Impact sur les agriculteurs : Deux systèmes d’aide à la décision pour aider les agriculteurs dans la gestion des cultures de tomates ; Événements d'apprentissage participatif au sein du réseau d'agriculteurs TOMRES, qui comprend 17 agriculteurs dans 5 pays de l'UE ; une gamme de solutions techniques durables, notamment la polyculture, les biostimulants, les porte-greffes, les techniques à taux variable, qui augmentent le WUE et le NUE sous stress combiné au champ jusqu'à 20 % ; 8 publications techniques et 23 résumés de pratiques au format EIP-AGRI Impact sur l'industrie : deux QTL isolés pour la résilience au stress combiné ; 95 nouveaux allèles de résilience à utiliser dans les programmes de sélection ; deux biostimulants développés et caractérisés en conditions de terrain ; Quatre entreprises développent de nouveaux produits basés sur l'innovation TOMRES Impact sur la science : Plus de 200 accessions de tomates examinées sous stress combiné ; 31 gènes nouvellement caractérisés liés à la résilience ; plus de 15 essais sur le terrain de techniques de gestion des cultures; une école d'été et deux ateliers scientifiques 78 publications scientifiques en libre accès, dont 31 dans des revues à comité de lecture Impact sur les décideurs politiques et le grand public : un article d'opinion ; participation à cinq grands événements ouverts ; > 75 articles de presse et > 700 communiqués de presse TOMRES offre un riche héritage de recherches validées sur le terrain qui seront utilisées pour développer davantage de nouvelles techniques de production de tomates résistantes au stress et efficaces. TOMRES a également été un brillant exemple de la manière dont différentes couches de recherche peuvent être intégrées avec succès pour générer des outils d’innovation nouveaux et efficaces dans l’agriculture.
Enfin, les données TOMRES soutiendront la recherche dans le cadre de futurs projets ciblant la durabilité environnementale et l’adaptation au changement climatique dans les cultures maraîchères.
- UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TORINO (UNITO)
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