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Adapting the agriculture of the future to escape the social and environmental limitations that
represent huge challenges for future generations is essential for many countries in Europe.
Greener alternatives in food production to feed a growing world population, combined with
new solutions for more sustainable production, are needed. At present, the growth potential
of cereal yields has reached its maximum in some places. It is therefore time to look at
alternatives to mainstream cereals. In view of the steady decline in the area used for cereal
production in Europe, new perennial crops such as Kernza® (Thinopyrum intermedium) are
being considered. This type of perennial crop allows for the production of grain and forage while
being environmentally friendly. Thanks to its dense and deep root system and the progress made
in stabilising its yield over several years, Kernza seems to be on the way to becoming one of
the first perennial crops to be established in European agriculture.
In this study, two different experimental sites were analysed. The first one is a Kernza
crop entering its third year of development and the second trial, consisting of four different
generations of Kernza seeds, is in its first year of development. In order to better understand
the dynamics of above-ground and below-ground biomass development, samples were taken
at certain vegetative stages to compare the evolution of biomass according to the year of
production. In addition, the dynamics of biomass and nitrogen content were evaluated in order
to better understand the allocation of resources in a perennial crop. By studying each part of
the plant separately, the interactions between root and above-ground biomass were observed.
In the second year of development, a decrease in root biomass before anthesis was observed.
However, in the third year of the experiment, this variation is no longer visible, indicating a
change in resource allocation. The latter could be related to intra-specific competitions arising
from the perennial characteristics of the longer established crops.
Secondly, the same type of samples were taken to assess differences in above-ground and root
biomass development of four generations. The aim was to identify the traits indicating visible
evolution obtained by selection, as well as to determine whether selection in a North American
environment produces variations in development under Belgian environmental conditions. Some
differences were established, as the number of stems and above-ground biomass decreased in
the new generations. This is probably related to breeding efforts to increase grain yields. As we
only have one year of data for these four generations of Kernza, further sampling and analysis
will be needed in the future to confirm or refute these observations. Pour de nombreux pays d’Europe il est indispensable d’adapter leur agriculture aux exigences du
futur pour échapper aux limites sociales et environnementales qui représentent d’immenses défis
pour les générations futures. Il faut des alternatives plus vertes dans la production alimentaire
afin de nourrir une population mondiale croissante, ainsi que de nouvelles solutions pour des
productions plus durables. A l’heure actuelle, les potentiels de croissance des rendements
céréaliers ont atteint leur maximum. Il est donc temps de se tourner vers des alternatives aux
céréales courantes. Suite au déclin régulier des surfaces consacrées à la production de céréales en
Europe, de nouvelles cultures pérennes comme le Kernza® (Thinopyrum intermedium) sont au
centre des réflexions. Ce type de culture pérenne permet la production de grain et de fourrage
tout en se voulant respectueuse de l’environnement. Grâce à son système racinaire dense et
profond ainsi qu’aux avancées concernant la stabilisation de son rendement sur plusieurs années,
le Kernza semble être en passe de devenir l’une des premières cultures pérennes à s’imposer
dans l’agriculture européenne.
Dans cette étude, deux sites expérimentaux différents ont été analysés. Le premier est une
culture de Kernza entrant dans sa troisième année de développement et le second essai, composé
de quatre générations différentes de semences de Kernza, est dans sa première année de développement. Dans le but de mieux comprendre la dynamique de développement de la biomasse
aérienne et souterraine, des échantillons ont été prélevés à des stades végétatifs déterminés,
afin de comparer l’évolution de la biomasse en fonction de l’année de production. De plus, les
dynamiques de la biomasse et de la teneur en azote ont été évaluées, afin de mieux comprendre
l’allocation des ressources dans une culture pérenne. L’étude séparée de chaque partie de la
plante a permis d’observer les interactions entre les biomasses racinaire et aérienne. Au cours de
la deuxième année de développement, une diminution de la biomasse racinaire avant l’anthèse
a été relevée. Cependant, au cours de la troisième année de l’expérience, cette variation n’est
plus visible, ce qui indique un changement dans l’allocation des ressources. Ce dernier pourrait
être lié aux compétitions intra-spécifiques découlant des caractéristiques pérennes des cultures
établies depuis plus longtemps.
Ensuite, le même type d’échantillons a été prélevé pour évaluer des différences dans le développ
-ement de la biomasse aérienne et racinaire sur quatre générations. Le but a été d’identifier des
traits de dévelopemnt indiquant l’évolution visible obtenue par sélection ainsi que de déterminer
si la sélection réalisée dans un environnement nord-américain produit des variations dans le
dévelopement dans des conditions environnementales belges. Certaines différences ont été
établies, en effet, le nombre de tiges et la biomasse aérienne ont diminué chez les nouvelles
générations. Cette diminution est probablement liée aux efforts de sélection pour augmenter les
rendements en grains. Etant donné que nous ne disposons que d’une année de données relatives
à ces quatre générations de Kernza, des échantillonnages et des analyses supplémentaires seront
nécessaires à l’avenir pour confirmer ou infirmer ces observations.

Kernza --- Thinopyrum intermedium --- Biomass dynamics --- Nitrogen allocation --- Generations --- Kernza --- Thinopyrum intermedium --- Dynamique de la biomasse --- Allocation de l'azote --- Générations --- Sciences du vivant > Agriculture & agronomie

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L’intérêt pour les cultures céréalières pérennes est grandissant, notamment en Amérique du Nord. Les avantages environnementaux de ces cultures pérennes sont notamment de limiter l’érosion des sols et l’utilisation de certains intrants. L’agropyre intermédiaire (Thinopyrum intermedium), de son nom commercial Kernza®, est actuellement étudié pour sa double valorisation grains-fourrage en permettant une récolte de fourrage au printemps, une récolte de grains et de paille durant l’été ainsi qu’une deuxième récolte de fourrage à l’automne. En Europe, son potentiel fourrager et particulièrement sa valeur alimentaire sont peu étudiés. Cette étude a donc pour objectif de caractériser les rendements fourragers à différents stades de développement ainsi que la valeur alimentaire de ces fourrages par analyses chimiques et spectrométrie proche infrarouge. Le rendement du fourrage produit au début du printemps est limité, de l’ordre d’1,5 T/ha, mais sa valeur énergétique est élevée, de l’ordre de 1018 VEM. La quantité de biomasse aérienne récoltée en été est importante, d’environ 14 T/ha, ce qui constitue la plus grande part de biomasse aérienne récoltée sur l’année mais sa valeur énergétique est faible, d’environ 494 VEM. À l’automne, le rendement du fourrage est presque égal à celui du printemps, environ 1 T/ha en première année d’exploitation, et sa valeur énergétique est élevée également, d’environ 933 VEM. Afin de limiter les analyses chimiques à réaliser dans le futur, la spectrométrie proche infrarouge a également été étudiée et une calibration spécifique au Kernza a été réalisée. Celle-ci présente de bons résultats à l’exception des teneurs en cendres et en ADL pour lesquelles les résultats sont inférieurs à ceux obtenus pour les autres paramètres.

Kernza – Thinopyrum intermedium – Rendement fourrager – Valeur alimentaire - SPIR --- Sciences du vivant > Agriculture & agronomie

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Allohexaploid bread wheat and diploid barley are two of the most cultivated crops in the world. This book reports novel research and reviews concerning the use of modern technologies to understand the molecular bases for wheat and barley improvement. The contributions published in this book illustrate research advances in wheat and barley knowledge using modern molecular techniques. These molecular approaches cover genomic, transcriptomic, proteomic, and phenomic levels, together with new tools for gene identification and the development of novel molecular markers. Overall, the contributions for this book lead to a further understanding of regulatory systems in order to improve wheat and barley performance.

n/a --- biotechnology --- transgene --- Aegilops tauschii --- antioxidant enzymes --- aquaporin --- molecular marker --- Kompetitive Allele Specific PCR (KASP) --- transgenic wheat --- purple acid phosphatase phytase --- genome editing --- genes --- resistance --- genome assembly --- germination --- protein two-dimensional electrophoresis --- 1 --- disease resistance --- Thinopyrum --- plant --- oligo probe --- optical mapping --- genetic biofortification --- breeding --- population structure --- marker-assisted selection --- crops --- hybrid necrosis --- PAPhy --- Triticeae --- wheat --- Barley --- genome stability --- CRISPR --- powdery mildew --- RNA editing --- bread wheat --- allohexaploid --- nucleus --- chromatin --- introgression --- favorable alleles --- genetic engineering --- Tunisian landraces --- barely --- Pm40 --- Blumeria graminis f. sp. tritici --- Transcriptional dynamics --- Lr42 --- Triticum durum --- histochemical analysis --- molecular mapping --- ribosomal DNA --- 12-oxophytodienoate reductase --- small segment translocation --- HIGS --- Powdery mildew --- abiotic stress --- phytase --- RNA-seq --- Bulked segregant analysis-RNA-Seq (BSR-Seq) --- grain --- DArTseq technology --- center of diversity --- mature grain phytase activity (MGPA) --- cereals --- Grain development --- hybrid --- homoeolog --- 3D-FISH --- jasmonates --- Single nucleotide polymorphism (SNP) --- genetic diversity --- ND-FISH --- durum wheat --- protease --- transpiration --- TdPIP2 --- cereal cyst nematodes --- mass spectrometry --- 6R --- Landrace --- marker-trait associations --- BAC --- chromosome --- barley --- freezing tolerance --- KASP markers --- Triticum aestivum --- rye