7 Analyse et identification des caractéristiques génétiques influençant la composition du grain de blés destinés à la production de bio-éthanol Dans le but d’identifier des critères de sélection du blé destiné à la production de bio-éthanol, les objectifs de ce projet de recherche étaient 1/ de mettre en évidence les caractéristiques physico-chimiques du grain associées aux rendements en glucose et éthanol, et 2/ d’étudier par approche protéomique l’effet de variants génétiques affectant la quantité d’amylose sur le métabolisme des sucres et de l’amidon. Un essai multi-local d’une trentaine de variétés préalablement choisies pour offrir une grande diversité de composition du grain a été implanté deux années consécutives en plusieurs lieux en France. Un protocole de laboratoire (incluant saccharification et fermentation) a été mis au point permettant d’évaluer les potentialités génétiques des blés pour le rendement en glucose et sa transformation en éthanol. Cet essai a permis de préciser l’importance des effets génétiques et environnementaux sur les caractéristiques du grain ayant une influence sur les rendements en glucose et éthanol. Ces rendements sont apparus peu héritables. Ces essais ont montré que des rendements élevés en glucose et éthanol pouvaient être atteints et que des différences significatives existaient entre variétés pour ces deux critères, exprimés par tonne de blé et a fortiori par hectare. Parmi les seize variables physico-chimiques et technologiques prises en compte, plusieurs ont été associées aux rendements en glucose et en éthanol. Un troisième essai multi-local incluant les lignées isogéniques waxy et partiellement waxy des variétés Crousty, Soissons et Trémie a été mis en place la dernière année. La diminution de la quantité d’amylose dans le grain, influença négativement les rendements en glucose et en éthanol. Les lignées isogéniques de Trémie ont permis d’étudier la réponse du génome à l’introduction des allèles nuls des gènes waxy codant pour les GBSS (Granules Binding Starch Synthase). Cette étude conduite dans le cadre d’une thèse CIFRE par une approche protéomique a fait l’objet de deux publications ci-dessous référencées. 1. Introduction La production de bio-éthanol en France n’a cessé de croître depuis les cinq dernières années (de 101 ML en 2004 à 1250 ML en 2009). Pour atteindre les exigences de réduction des gaz à effet de serre du protocole de Kyoto, l’Union européenne doit incorporer 5,75% d’éthanol dans les carburants en 2010 et 10% à l’horizon 2020. D’importants progrès ont été conduits au niveau industriel pour optimiser la production d’éthanol (broyage, température, temps de fermentation et enzymes hydrolytiques). En revanche, le grain n’a pas fait l’objet de recherches en vue de définir les caractéristiques favorables au rendement élevé en glucose et en éthanol. Dans le but d’identifier des critères de sélection du blé destiné à la production de bio-éthanol, les objectifs de ce projet de recherche étaient les suivants : 1 - Mettre en évidence des caractéristiques du grain et de composition de l’amidon et de ses propriétés d’hydrolyse associées à une variabilité génétique 2 - Identifier l’effet des trois gènes waxy sur les paramètres de rendement et de vitesse de conversion de l’amidon dans la production de bio-éthanol 3 - Mettre à disposition des marqueurs et ou des variables de mesures utilisables en sélection 4 - Identifier les caractéristiques optimales à rechercher dans un génotype pour obtenir une variété à haut rendement en éthanol 5 - Étudier par approche protéomique l’effet de variants génétiques affectant la quantité d’amylose sur le métabolisme des sucres et de l’amidon. 2. Les dispositifs expérimentaux 1 - Mise en place d’un essai multi-local et pluriannuel avec des cultivars français. Trente variétés préalablement choisies selon leur potentialité de productivité et de diversité génétique ont été implantées durant les deux premières années 2006-2007 et 2007-2008 dans quatre lieux différents en France. Deux conditions de fertilisation azotées (présence ou non d’un troisième apport) ont été appliquées dans ces essais 2 - Mise en place d’un essai multi-local en 2008-2009 dans 8 lieux avec un sous ensemble (22) des trente cultivars et avec les 8 lignées isogéniques waxy de chacune des variétés Crousty, Soissons et Trémie 3 - Analyses des caractéristiques physico-chimiques et technologiques des grains (PMG, PS, protéines, dureté, viscosité des pentosanes, distribution des tailles des granules d’amidon, teneur en amylose, Temps de chute d’Hagberg, diversité des sous unités gluténines de haut et faible poids moléculaire) de ces blés Analyse et identification des caractéristiques génétiques influençant la composition du grain de blés destinés à la production de bio-éthanol Clément DEBITON 1 , François-Xavier OURY 1 , François BALFOURIER 1 , Gérard BRANLARD* 1 , Pascale GADONNA 2 , Larbi RHAZY 2 , David MARIER 2 * Coordinateur : Gérard BRANLARD 1 , branlard@clermont.inra.fr, Tél. : 04 73 62 43 16 1 - INRA Génétique Diversité et Ecophysiologie des Céréales - 234 avenue du Brézet, 63100 Clermont-Ferrand 2 - Institut Polytechnique LaSalle Beauvais - 19 rue Pierre Waguet, BP 30313, 60026 Beauvais Avec la participation des sélectionneurs du CETAC : S. Dutriez, CAUSSADE semences ; J.M. Delhaye, LEMAIRE Deffontaines ; S. Sunderwirth, MOMONT et fils ; C. Michelet, R2N ; V. Lein, SAATEN Union Recherche ; P. Giraudeau, Secobra Recherche SA ; Ph. Lerebour, UNISIGMA ; Gie Recherche et Sélection.