AppleBIOME - Anàlisi del microbioma i del genoma en el germoplasma de la pomera per a ampliar els recursos genètics i obtenir varietats resistents

La baixa agrobiodiversitat dels cultius i la seva capacitat limitada per respondre als reptes associats al canvi climàtic són algunes de les conseqüències negatives de l’actual model d’agricultura d’alts inputs. Les explotacions comercials de pomera en constitueixen un exemple paradigmàtic, ja que sovint depenen de pràctiques intensives d’ús de pesticides i de reg, fet que entra en contradicció amb els objectius de la Unió Europea de reduir els inputs agrícoles i revertir la degradació de l’agrobiodiversitat abans de l’any 2030.

En aquest context, cal dissenyar noves estratègies de millora genètica i de gestió agronòmica que permetin trencar aquest cercle viciós i afavorir el desenvolupament d’agroecosistemes més diversos i resilients. Tot i que des de fa temps es coneix la contribució del microbioma vegetal al rendiment dels cultius, tant les pràctiques agrícoles com els programes de millora genètica han prestat poca atenció al seu potencial. El projecte AppleBIOME investiga l’acció combinada de la genètica de la planta hoste i del seu microbioma sota diferents pràctiques de maneig, tant d’alts com de baixos inputs, amb l’objectiu d’impulsar l’obtenció de varietats més resilients.

AppleBIOME disposa d’una col·lecció excepcional de germoplasma representativa de l’àmplia diversitat genètica de la pomera a Europa: la Apple REFPOP. Aquesta col·lecció es va dissenyar i establir en el marc del projecte europeu FruitBreedomics i està formada per 534 genotips (accessions i descendències) plantats l’any 2016 seguint un mateix disseny experimental en sis regions europees: Bèlgica, França, Itàlia, Polònia, Espanya i Suïssa. A més, un subconjunt d’aquests individus es cultiva sota condicions de baixos inputs. La REFPOP, genotipada mitjançant un xip d’SNP d’alta densitat, ja s’ha utilitzat amb èxit per a la predicció genòmica de caràcters quantitatius tenint en compte la interacció genotip × ambient (G×E).

AppleBIOME incorpora ara el component del maneig agronòmic en l’avaluació dels mecanismes genètics implicats en la resposta a l’estrès. En primer lloc, a cada localització s’obtindran dades agronòmiques, fitosanitàries i climàtiques per als dos sistemes de maneig estudiats: alts i baixos inputs de pesticides o d’aigua. Mitjançant estudis d’associació genòmica (GWAS) i models de predicció genòmica es pretén: (i) identificar les regions genòmiques que contribueixen a la resposta a l’estrès, i (ii) estimar la capacitat predictiva dels caràcters d’interès sota condicions d’estrès ambiental.

En segon lloc, s’analitzarà el microbioma de la filosfera de la col·lecció Apple REFPOP a cada emplaçament i sota cadascuna de les pràctiques de maneig, així com en explotacions comercials. Les seqüències microbianes es caracteritzaran per determinar paràmetres de diversitat i identificar els tàxons clau regulats per l’hoste i implicats en la resiliència dels cultius. Posteriorment, s’aplicaran models predictius basats en GWAS i tècniques d’aprenentatge profund (deep learning, DL) per identificar nous loci i gens que regulen la resposta a l’estrès mediada pel microbioma.

Els marcadors moleculars i els models resultants seran avaluats conjuntament amb els programes de millora genètica per determinar-ne la idoneïtat i el potencial d’aplicació en els esquemes de selecció. Finalment, el coneixement generat es transferirà als diferents agents implicats mitjançant activitats de difusió i la creació d’espais de debat que permetin valorar-ne els avantatges, les limitacions i els reptes, tot garantint una transferència efectiva dels resultats del projecte.

Gràcies a una estreta col·laboració amb els diferents actors de la cadena de valor de la producció de poma, així com a les activitats de difusió i explotació dels resultats, AppleBIOME contribuirà al desenvolupament de noves varietats capaces de respondre millor als reptes derivats del canvi climàtic i obrirà el camí cap a nous sistemes de cultiu i de millora genètica basats en l’agrobiodiversitat.