Trier la prairie : méthodes génétiques pour séparer espèces et cultivars

Les herbages permanentes sont composées de multiples espèces et cultivars, dont la composition change au fil du temps. Identifier ces changements visuellement au niveau des espèces est laborieux, et même impossible quand il s’agit des cultivars. Deux méthodes basées sur l’ADN ont été testées à cet effet.

Les herbages permanente suisses sont des mélanges riches en espèces comprenant des graminées, des légumineuses et d’autres plantes. Les pratiques de gestion et les changements environnementaux peu-vent affecter négativement la composition en espèces et la diversité génétique. Les herbages moins diversifiées, sont moins résilientes aux stress biotiques et abiotiques. Ainsi, détecter les modifications de composition est essentiel pour intervenir en conséquence et protéger ces écosystèmes précieux, qui abri-tent également des ressources génétiques pour l’amélioration des plantes. Le suivi visuel au niveau des espèces est intensif en main-d’œuvre et exige une expertise élevée, tandis que les changements au sein des espèces ne peuvent pas être détectés visuellement. Les méthodes de génétique moléculaire offrent des solutions prometteuses pour détecter les changements entre et au sein des espèces. Deux approches basées sur l’ADN, le multispecies amplicon sequencing (MSAS) et le genotyping-by-sequencing (GBS), ont été évaluées quant `a leur applicabilité pour surveiller la composition des prairies. Le MSAS vise des régions génomiques sélectionnées pour être communes pour différentes espèces et présentant une grande diversité intraspécifique. En revanche, le GBS échantillonne de nombreuses régions réparties dans tout le génome, permettant une résolution beaucoup plus fine que le MSAS.

Détection de la composition en espèces avec multispecies amplicon sequencing (MSAS)

En utilisant le MSAS, les espèces présentes dans différents mélanges, contenant trois graminées (dactyle, ray-grass anglais et fétuque des prés) et deux légumineuses (trèfle rouge et trèfle blanc), ont
été séparées avec succès. En plus de distinguer les espèces, le MSAS a également permis de différencier les cultivars au sein d’une même espèce. Cela reposait sur la simulation de changements dans la com-position en cultivars, en préparant des échantillons contenant deux cultivars dans les proportions différentes: 0:100, 50:50 et 100:0. Ces échantillons ont été séparés avec succès, et le mélange 50:50 s’est positionné entre les deux cultivars dans les analyses discriminantes, reflétant sa composition génétique. Cela démontre que le MSAS peut capturer la diversité entre et au sein des espèces avec une résolution adéquate.

Évaluation des limites de détection de deux méthodes basées sur l’ADN

Pour évaluer davantage la limite de détection, le MSAS a été appliqué `a six cultivars de ray-grass anglais. Les résultats ont ensuite été comparés `a ceux obtenus avec le GBS. Les deux approches génétiques ont séparé les six cultivars avec succès, tandis que le GBS a en plus reflété l’histoire d’amélioration des cultivars. En plus des échantillons contenant un seul cultivar (pure), des mélanges de deux cultivars ont été préparés dans les proportions 50:50 et 75:25. Avec le MSAS et le GBS, les mélanges 50:50 ont pu être distingués des échantillons pures correspondants et se positionner entre eux dans une analyse discriminante. Pour les mélanges 75:25, le MSAS a atteint sa limite de détection. Avec le GBS, en revanche, les mélanges 75:25 ont pu être séparés des mélanges 50:50 correspondants ainsi que des échantillons pures. Ces résultats illustrent les limites du MSAS et la précision supplémentaire qu’apporte le GBS pour surveiller la composition en cultivars.