Julius Kuehn-Institut Geilweilerhof (JKI)
Portrait scientifiques
Notre recherche
La culture est l'élément clé de la chaîne de valeur dans l'agriculture, l'horticulture et la sylviculture. C'est pourquoi elle est au cœur des activités de recherche et des activités juridiques de l'Institut Julius Kuehn (JKI). L'Institut Julius Kuehn (JKI) s'occupe activement du développement de stratégies de production agricole tenant compte du changement climatique, efficaces en termes de ressources, commercialement réalisables et socialement acceptables. Plus précisément, l'institution aspire à créer des agroécosystèmes résilients et fructueux, à fournir des concepts et des stratégies pour la protection des plantes cultivées, et à renforcer la capacité de nos cultures à résister et à endurer les stress biotiques et abiotiques.
La sélection végétale peut apporter des solutions efficaces et durables à des problèmes tels que l'adaptation au site et la lutte contre les ravageurs, qui sont à la fois économiques et durables. La sélection de la vigne est donc l'un des éléments les plus importants pour lutter contre les effets du changement climatique et garantir le rendement.
Le JKI - Institute for Grapevine Breeding Geilweilerhof a des tâches multiples et se concentre par exemple sur le développement de nouvelles variétés de vigne résistantes aux infections fongiques les plus répandues, tout en abordant les problèmes causés par le changement climatique et la recherche pré-reproduction qui s'y rapporte. L'Institut tente de répondre à une question : Les ressources génétiques de la vigne présentent-elles des caractéristiques positives qui peuvent être mises en œuvre dans la sélection ? Et comment ces caractéristiques peuvent-elles être utilisées dans la recherche sur la sélection pour promouvoir la durabilité et l'adaptation au climat sans compromettre la qualité et la quantité du vin ? Pour répondre à ces questions, l'Institut vise à identifier les régions génomiques de la vigne liées aux principales caractéristiques de stress biotique et abiotique et à suivre leur héritage en utilisant des marqueurs moléculaires liés. D'autre part, les groupes de recherche sur le phénotypage à haut débit et la numérisation améliorent activement l'efficacité de la recherche pré-sélection et du programme de sélection.
Notre contribution Ă Kliwiresse
L'objectif, dans ce cas, est de jeter les bases du développement futur de variétés de vigne mieux adaptées aux conditions climatiques changeantes qui finissent par provoquer un stress thermique. Le développement de ces nouveaux cultivars résistants et la compréhension de leurs mécanismes de résistance ouvriront la voie à une viticulture plus viable d'un point de vue environnemental et économique. Au cours des dernières années, les viticulteurs ont souffert d'une perte de rendement accrue due aux coups de soleil sur les raisins provoqués par le stress thermique. Pour établir le phénotype de la résistance au stress thermique, le JKI a déjà mis au point une technique permettant d'induire des dommages dus au stress thermique (semblables à des coups de soleil) en laboratoire en utilisant une approche à haut débit (Herzog et al., 2023, en préparation). La principale contribution au projet est l'établissement et l'optimisation d'un nouveau pipeline de phénotypage du stress thermique (y compris le traitement UV contrôlé), suivi par le développement d'un outil basé sur l'intelligence artificielle pour la quantification du caractère.
Par la suite, en plus des données de phénotypage, la cartographie génétique et l'analyse QTL de la résistance aux coups de soleil en laboratoire et sur le terrain seront réalisées. Ces résultats nous aideront à comprendre la résistance au stress thermique. Le développement de marqueurs moléculaires dans les régions QTL permettra ensuite de développer efficacement de nouveaux cultivars de vigne mieux adaptés au changement climatique grâce à l'utilisation de la sélection assistée par marqueurs dans le programme de sélection. En outre, nous intégrerons les résultats et la compréhension de la résistance au changement climatique que nos partenaires de projet acquièrent grâce à KliWiReSSE dans la sélection appliquée de nouvelles variétés de vigne.
C'est ce qui est sorti jusqu'à présent
Comment avons-nous procédé?
La recherche sur les coups de soleil dans les baies de raisin est importante pour préparer l'industrie vinicole à l'avenir. En comprenant les causes et les effets des coups de soleil, les vignerons peuvent garantir la productivité du vignoble, maintenir la qualité du vin et s'adapter aux conditions environnementales changeantes. L’effort visant à développer, optimiser et établir un nouveau protocole de stress thermique en laboratoire est d’une importance primordiale dans la communauté scientifique. Il est essentiel pour ce projet de reproduire le plus fidèlement possible les conditions du terrain. Compte tenu de la variabilité inhérente des régimes météorologiques et des conditions environnementales sur le terrain, il est essentiel de développer un environnement de laboratoire contrôlé. De plus, un protocole de stress thermique standardisé en laboratoire permet aux scientifiques de mener des expériences reproductibles dans divers environnements de recherche et emplacements géographiques. En comblant le fossé entre les expériences contrôlées en laboratoire et les observations sur le terrain, cet effort promet de fournir de nouvelles informations sur les dynamiques complexes qui déterminent la physiologie de la vigne et sa résilience face aux défis climatiques.
Notre boîte à outils
Nous avons franchi une étape importante dans nos efforts de recherche en établissant avec succès un test de laboratoire de tolérance au stress thermique à haut débit qui combine un test de coup de soleil avec un système d'imagerie de pointe et de haute qualité. Grâce à cette plateforme améliorée, nous avons effectué des criblages avec une sélection de cépages de référence, à savoir le Riesling, le Chardonnay, le Pinot Noir, le Pinot Blanc et le Bacchus, et des cépages PIWI tels que le Calardis Blanc et le Calardis Musqué.
L'inclusion de ces cépages de référence répond à un double objectif : non seulement ils fournissent des références fiables pour le test de coup de soleil, mais ils donnent également un aperçu de la façon dont les cépages réagissent aux coups de soleil. De plus, nous avons étendu nos investigations à une population biparentale issue d'un croisement entre le Vitis sylvestris Hördt29 résistant aux coups de soleil et le cultivar sensible 'Tigvosa' ainsi que plusieurs accessions de Vitis sylvestris de la région de Ketsch. Notamment, les résultats de nos études en laboratoire montrent un accord remarquable avec les données de phénotypage sur le terrain, soulignant la robustesse et le pouvoir prédictif de notre approche.
Comment les baies développent-elles leur tolérance à la chaleur ?
Les baies possèdent plusieurs mécanismes inhérents qui les protègent des coups de soleil et sont essentielles à leur développement et à leur maturation. L'un des mécanismes de protection les plus importants est le feuillage de la vigne, qui ombrage naturellement les baies et les protège des rayons directs du soleil lors des pics d'intensité solaire. De plus, la cuticule cireuse qui recouvre la surface des baies agit comme une barrière, réduisant la perte d’eau et réfléchissant l’excès de rayonnement solaire. De plus, les pigments anthocyanes de la peau du raisin assurent une photoprotection en absorbant les rayons ultraviolets (UV) nocifs, atténuant ainsi les dommages potentiels causés par les coups de soleil. Enfin, la capacité de la vigne à réguler la transpiration par les stomates permet de maintenir la température optimale des baies et d'éviter une surchauffe même en cas de soleil intense. Ces facteurs contribuent à garantir que les baies sont protégées des coups de soleil et peuvent être récoltées sainement.
Publications actuelles liées au projet
Töpfer R, Trapp O (2022). A cool climate perspective on grapevine breeding: climate change and sustainability are driving forces for changing varieties in a traditional market. Theoretical and Applied Genetics 135, 3947-3960
