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Pôle GEAPSI

Responsable : Judith Burstin
Directeur de Recherche INRAE
Tél : 03.80.69.21.59
judith.burstin@inrae.fr

Contexte

Le pôle LEGae, pour ‘Legumes Ecophysiology and Genetics for agroecology’ (Resp. J. Burstin), étudie la Génétique et l’Ecophysiologie des légumineuses à graines pour l’agroécologie et l’alimentation via une approche multidisciplinaire (génétique, écophysiologie, physiologie moléculaire). L’objectif de nos travaux est de favoriser les transitions agro-écologique et alimentaire en contribuant au développement des cultures de légumineuses à graines en France et en Europe.

Missions

Nos recherches visent à :

• Comprendre le fonctionnement des légumineuses à graines dans le contexte du changement climatique en conditions hydro-minérales fluctuantes ;
• Caractériser la diversité génétique et la plasticité environnementale du système racinaire nodulé des légumineuses, et de ses interactions avec les micro-organismes rhizosphériques ;
• Comprendre les mécanismes qui régissent le développement et la qualité des graines de légumineuses pour la nutrition humaine et animale ;
• Contribuer au pré-breeding par des approches de phénotypage haut-débit et de génomique translationnelle, par l’exploitation des ressources génétiques et par le développement d’outils génétiques et génomiques.

Le pôle gère le Conservatoire des Ressources génétiques de légumineuses à graines d’INRAE (CRB PROTEA) et est impliqué dans le développement de la Plateforme de phénotypage haut-débit des interactions plantes-microorganismes (Serres-4PMI).

 Stratégie

L’enjeu de nos recherches est de concevoir des idéotypes de légumineuses servant de leviers pour développer des régulations biologiques et des systèmes de culture plus économes en intrants et sources de protéines végétales et de nutriments de qualité. Les enjeux scientifiques sont d’acquérir des connaissances sur les déterminants génétiques et physiologiques à la base de l’adaptation des légumineuses à graines aux systèmes de culture agroécologiques et impliqués dans le contrôle de la qualité nutritionnelle, organoleptique et technologique des graines.

Pour répondre à ces enjeux, le pôle GEAPSI est structuré en 3 groupes :

• Pour répondre à ces enjeux, le pôle LEGae est structuré en 3 équipes de recherche :
• ECP : Génétique et génomique des Espèces Cibles Protéagineuses (Resp. N. Tayeh)
• EcoLeg : Ecophysiologie des légumineuses (Resp. M. Prudent)
• FILEAS : Remplissage de la graine, remobilisation NS, et stress abiotiques de fin de cycle (Resp. K. Gallardo & V. Vernoud).

Nous utilisons des approches qui vont de l’expérimentation au champ et en conditions contrôlées à l’écophysiologie, la biochimie, les « omics », la bioinformatique, la génétique forward et reverse, et jusqu’à l’innovation variétale et les modèles de culture. Nous sommes en interaction avec d’autres disciplines (microbiologistes et écologues microbiens, agronomes, pathologistes, climatologues, biochimistes, nutritionnistes, technologues).

Projets en cours

En Juin 2023, le pôle est impliqué dans 26 projets scientifiques. LEGae pilote plusieurs projets nationaux en tant que coordinateur.

• SPECIFICS (2021-2027) Sustainable PEst Control In Fabaceae-rich Innovative Cropping Systems (PIA3, ANR, coord. J. Burstin & S. Cordeau). Partenaires : UMR Agroécologie, UMR IGEPP, UMR LEVA, UMR AGIR, UMR IRHS, URGI, UE Epoisses, UE Bourges, UE La Motte, UMR BioEcoAgro, UMR LISIS, UMR9221 IESEG. Conception de systèmes de culture sans pesticides et riches en légumineuses à graines par différents leviers : identification de nouvelles sources de résistance, conception de systèmes avec plus de diversité biologique dans le temps (rotation) et dans l’espace (cultures associées intra- et interspécifiques, infrastructures agro-écologiques, etc), identification de solutions de valorisation et de promotion de ces systèmes.
• LETSPROSEED (2023-2028) Accroitre la consommation des protéines de légumineuses en améliorant leur qualité et transformation sans compromettre la résistance aux stress (ANR, coord. K. Gallardo). Partenaires : INRAE (UMR Agroécologie, CSGA, IJPB, UR BIA, UMR PhAN, UMR STLO, IPS2, UMR SPO/PROBE-PFP), Univ. Angers (UMR EVA), L’Institut Agro Dijon (UMR PAM), TERRES INOVIA, AGRI OBTENTIONS, TERAXION (VIA VEGETALE), SOREDAB, BEL, DANONE. Production et qualité des graines, transformation des protéines, développement d'ingrédients à base de légumineuses, fonctionnalité, propriétés nutritionnelles et organoleptiques, présence d’allergènes et effet santé.
• PIVERT (2023-2026) Removing off-flavor components from pea seeds by genetic means (ANR, coord. V. Vernoud). Partenaires : Agroécologie (FILEAS, ECP), UMR SVQV, IPS2, CSGA. Mobiliser le levier génétique pour réduire le goût vert des graines de pois.
• BLACKBOX (2022-2025) Ouvrir la boîte noire de l’interaction entre soja et communautés microbiennes du sol (LIA A-AGD, coord. M. Prudent). Partenaires : Agroécologie (EcoLeg), TIMAC Agro, CAU Pékin. Nutrition hydrominérale du soja sous conditions de stress thermiques et hydriques, et en interaction avec les communautés microbiennes.

LEGae est impliqué dans des projets internationaux :

• ROOTED (2023-2026) Root Phenotyping Integrated Educational Doctoral Network, Horizon Europe, Coord. S Tracy (University College Dublin, Ireland). Partenaires : UC(IE), FZJ (DE), UT (EE), WU (NL), AU (DK), UFZ (DE), UCLouvain (BE), NIAB (UK), UB (FR), UON (UK), MLU (DE), BIOE (IE), DLF (DK). Rôle de l’architecture racinaire dans la nutrition hydrominérale du pois sous conditions de stress minéraux ou hydriques.
• BELIS (2023-2026) Breeding European Legumes for Increased Sustainability, Horizon Europe, Coord. B. Julier (INRAE Lusignan); 35 partenaires Européens. L'ambition de BELIS est d'augmenter la rentabilité de la sélection végétale, mesurée par le gain génétique par cycle de sélection et sa durabilité.

Contribution aux axes du projet d’UMR

Axe « Biodiversité et interactions biotiques dans un environnement changeant »

Notre contribution vise à comprendre les interactions biotiques et déterminer des nouvelles cibles de la sélection aux niveaux des populations et des communautés pour optimiser les fonctions biologiques et les services écosystémiques dans un environnement changeant.

Pour ce faire, nous travaillons à identifier les déterminants génétiques, moléculaires et écophysiologiques (i) du fonctionnement des interactions entre légumineuses et microbiotes rhizosphériques, (ii) de la résilience aux stress hydrique, thermique et nutritionnels des plantes, en lien avec le microbiote rhizosphérique et la qualité des graines, (iii) des interactions entre les légumineuses et les bruches, les sitones, et les pollinisateurs, en lien avec l’évolution des populations de ravageurs et d’auxiliaires en conditions agroécologiques, (iv) des performances en peuplements pluri-variétaux ou pluri-spécifiques, en conditions agroécologiques. 

Axe « Transitions vers des systèmes agricoles durables et multi-performants »

Nos travaux ont pour objectif de contribuer au développement de systèmes de culture agroécologiques, riches en légumineuses à graines, en améliorant leur compétitivité.

Pour ce faire, nous développons, optimisons et partageons des outils et ressources qui contribuent (i) à la création de variétés performantes de légumineuses à graines (pois, féverole, lentille), (ii) à la définition d’idéotypes de légumineuses à graines (espèces/variétés et techniques culturales) adaptés aux contextes pédoclimatiques actuels et futurs en France et en Europe, et (iii) à l’identification des déterminants génétiques/moléculaires du rendement protéique et de la qualité des graines de légumineuses (propriétés visuelles, nutritionnelles, organoleptiques, technologiques).