La diversité des caractères morphologiques du quinoa et la composition métabolique des graines

May 10, 2024

Données scientifiques volume 9, Numéro d'article : 323 (2022) Citer cet article

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Le quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) est une culture herbacée annuelle de la famille des amarantes (Amaranthaceae). Il est de plus en plus cultivé pour ses céréales nutritives, riches en protéines et en acides aminés essentiels, lipides et minéraux. Le quinoa présente une tolérance élevée à divers stress abiotiques, notamment la sécheresse et la salinité, ce qui favorise sa culture agricole dans des conditions de changement climatique. L'utilisation des grains de quinoa est compromise par les saponines anti-nutritionnelles, une classe de terpénoïdes de métabolites secondaires déposés dans l'enveloppe de la graine ; leur élimination avant consommation nécessite un lavage approfondi, un processus économiquement et écologiquement défavorable ; ou leur accumulation peut être réduite grâce à la reproduction. Dans cette étude, nous avons analysé les métabolomes des graines, notamment les acides aminés, les acides gras et les saponines, de 471 cultivars de quinoa, dont deux espèces apparentées, par chromatographie liquide – spectrométrie de masse. De plus, nous avons déterminé un grand nombre de caractéristiques agronomiques, notamment la biomasse, la période de floraison et le rendement en graines. Les résultats ont révélé une diversité considérable entre les génotypes et fournissent une base de connaissances pour la future sélection ou édition du génome du quinoa.

Des mesures)

métabolites

Type(s) de technologie

Spectrométrie de masse LC-MS

Le quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) attire de plus en plus l'attention mondiale en raison de la valeur nutritionnelle inhabituellement élevée de ses céréales, notamment de sa teneur élevée en protéines, de sa composition et de sa quantité de lipides, d'un bon équilibre en acides aminés essentiels, ainsi que d'isoflavones et de propriétés fonctionnelles antioxydantes intéressantes1, 2,3. Le quinoa a été domestiqué pour la première fois dans le bassin du lac Titicaca il y a environ 7 000 ans, d'où il s'est répandu dans d'autres régions d'Amérique du Sud et du monde4.

Un atout agricole important du quinoa est sa remarquable capacité à s'adapter à diverses zones agroécologiques, ce qui permet sa croissance dans les déserts chauds et secs et dans les zones tropicales avec jusqu'à 88 % d'humidité relative, de −8 °C à 40 °C5, et à partir du niveau de la mer. jusqu'aux régions montagneuses d'altitude de 4 000 m. Son adaptabilité aux sols sodiques et alcalins est également remarquable permettant une culture de pH 4,5 à 9,06. Le quinoa est une culture très tolérante à la sécheresse qui se porte bien dans les régions où les précipitations annuelles sont inférieures à 200 mm (7 et références qui y figurent). Il est tolérant à une salinité élevée et est considéré comme un halophyte facultatif8,9,10. En 2013, l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO) a déclaré « Année internationale du quinoa » en reconnaissance de la capacité de cette culture à contribuer à atténuer la faim et la malnutrition dans les pays en proie à l'insécurité alimentaire, et en reconnaissance des efforts ancestraux du peuple andin. pour préserver le quinoa en tant que culture (http://www.fao.org/quinoa-2013/en/).

Bien que les grains de quinoa aient une valeur nutritionnelle exceptionnelle, le tégument des graines contient généralement des saponines au goût amer et potentiellement antinutritionnelles11. Par conséquent, les graines de quinoa nécessitent un traitement substantiel (lavage à grande eau) pour éliminer les saponines avant consommation. La réduction des saponines a été un objectif de sélection et pourrait également être obtenue à l’avenir grâce à des méthodes biotechnologiques, telles que l’édition du génome. Les saponines du quinoa se présentent principalement sous forme de glycosides triterpénoïdes12,13,14. Leur grande diversité structurelle rend les analyses non triviales15.

Les fonctions biologiques des saponines du quinoa restent à étudier. Les saponines peuvent jouer un rôle dans la germination des graines et dans la dissuasion des oiseaux ou des infections fongiques (examiné dans 16). Les preuves indiquent que non seulement la quantité totale de saponines est régulée (par exemple, par le facteur de transcription bHLH CqTSARL1)17, mais également le profil des saponines17. Cependant, à ce jour, les profils de saponine des graines de seulement quelques génotypes de quinoa ont été déterminés17. Comme certaines saponines peuvent même être bénéfiques pour la santé humaine18, la diversité de la composition des saponines constitue une ressource précieuse pour la sélection de nouveaux cultivars de quinoa plus sains.