Understanding the role of specialized metabolites in Brassicaceae and Leguminosae seeds: implications for seed health, nutritional quality and sustainable agriculture
Comprendre le rôle des métabolites spécialisés dans les graines de Brassicacées et de Légumineuses : implications pour leur protection, leur qualité nutritionnelle et une agriculture durable
Anne-Solenn Valadon, Léa Barreda, Loïc Rajjou, Loïc Lepiniec, Massimiliano Corso
Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, Institut Jean-Pierre Bourgin for plant sciences (IJPB), 78000 Versailles, France.
Correspondance :
massimiliano.corso@inrae.fr
Abstract
Specialized metabolites (SMs) influence seed physiology, defence, and nutritional quality. In crop species such as Brassicaceae and Leguminosae. SMs like tannins, glucosinolates, and some alkaloids contribute to seed protection
against biotic and abiotic stresses. This review focuses on these two botanical families as case studies to illustrate the diversity and functional roles of SMs in seeds. Beyond their protective role, SMs shape the organoleptic properties of many foods and have significant health benefits, including antioxidant, antimicrobial, and potential protective effects against chronic diseases. However, some SMs can negatively affect seed nutritional quality due to their antinutritional or toxic properties. Managing this dual nature is a key challenge for crop improvement. It requires a striking balance between the beneficial and adverse effects of SMs on seed quality. Understanding SM biosynthesis and functions offers opportunities to optimize their composition via breeding, biostimulation, or biocontrol strategies, enhancing crop resilience and sustainability while minimizing reliance on synthetic inputs.
Résumé
Les métabolites spécialisés (MS) influencent la physiologie, la défense et la qualité nutritionnelle des graines. Chez les espèces cultivées telles que les Brassicacées et les Légumineuses, des MS comme les tanins, les glucosinolates et certains alcaloïdes contribuent à la protection des graines contre les stress biotiques et abiotiques. Cette revue se concentre sur ces deux familles botaniques comme cas d’étude, afin d’illustrer la diversité et les fonctions des MS dans les graines. Au-delà de leur rôle protecteur, les MS modulent les propriétés organoleptiques de nombreux aliments et possèdent des propriétés intéressantes pour la santé, notamment comme antioxydants, antimicrobiens et contre le développement de différentes maladies chroniques. Toutefois certains MS peuvent altérer la qualité nutritionnelle des graines en raison de leurs propriétés anti-nutritionnelles ou toxiques. Gérer cette dualité est essentielle pour l'amélioration des cultures, nécessitant un équilibre subtil entre les effets bénéfiques et délétères des MS sur la qualité des semences. Elucider la biosynthèse et les fonctions des MS offre des opportunités d'optimisation de leur composition grâce à des stratégies de sélection, de biostimulation ou de biocontrôle, améliorant ainsi la résilience et la durabilité des cultures tout en réduisant la dépendance aux intrants synthétiques.
Keywords
abiotic stress, biocontrol, biostimulation, biotic stress, metabolome plasticity, metabolomics, seed immunity, seeds specialized metabolites
Mots-clés
stress abiotique, biocontrôle, biostimulation, stress biotique, plasticité du métabolome, métabolomique, immunité des graines, métabolites spécialisés des graines
Rubrique
Cet article a été publié dans la rubrique « articles de synthèse » des Notes académiques de l'Académie d'agriculture de France.
Édité par
Mylène Durand-Tardif, membre de l’Académie d’agriculture de France.
Rapporteurs
1. Emmanuel Gaquerel, professeur à l'Institut de biologie moléculaire des plantes (IBMP) de l'Université de Strasbourg.
2. Françoise Corbineau, professeur émérite à Sorbonne Université, membre correspondant de l’Académie d’agriculture de France.
Reçu
9 février 2025
Accepté
22 juillet 2025
Publié
18 septembre 2025
Citation
Anne-Solenn Valadon, Léa Barreda, Loïc Rajjou, Loïc Lepiniec, Massimiliano Corso, 2025. Understanding the role of specialized metabolites in Brassicaceae and Leguminosae seeds: implications for seed health, nutritional quality and sustainable agriculture, Notes Académiques de l'Académie d'agriculture de France / Academic Notes from the French Academy of Agriculture (N3AF), 20(1), 4, 1-20 https://doi.org/10.58630/pubac.not.a78604.