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 Les outils de la sélection variétale en céréales.

16/4/2010

 

Les outils de la sélection variétale en céréales.

Les premiers cultivateurs ont sélectionné intuitivement les graines des plantes qui répondaient le mieux à leurs besoins et les ont ressemées l'année suivante. Cette méthode dite "sélection massale" a permis la domestication puis l'amélioration des espèces végétales consommées par l'homme.

Un progrès génétique est apparu dès le début de la sélection et, bien avant de connaître les lois de transmission des caractères héréditaires (lois de Mendel établies vers 1860), la sélection variétale est devenue un véritable métier .

 Avec les avancées de la génétique et les découvertes en physiologie végétale durant la deuxième moitié du XXème siècle, les sélectionneurs ont aujourd'hui accès à des outils et des méthodes plus performants qui ont permis de réaliser de véritables bonds en terme de progrès génétique.
Pour le blé, première céréale consommée au monde, la sélection génétique aurait permis de doubler les rendements moyens au niveau mondial en moins de 10 ans !

L’accès aux ressources génétiques.

Il y a ne serait-ce qu'une dizaine d'années, l'amélioration du blé tendre utilisait surtout les ressources génétiques présentes dans les variétés de blé cultivées. Pendant très longtemps les sélectionneurs se sont contentés de la variabilité génétique disponible au sein de leurs entreprises respectives.

Les échanges avec les pays de l'Est étaient possibles et les sélectionneurs pouvaient accéder à du matériel issu de ces pays (des variétés cultivées et certaines ressources des banques de gène de Leningrad, de Tchécoslovaquie, ...).
Avec l'ouverture des frontières à l'Est, ces échanges sont plus simples et la variabilité génétique disponible a augmenté. Des blés d'origine russe ont permis d'améliorer des critères comme la résistance au froid et la tolérance à certaines maladies telles que la fusariose.

Une banque de gènes pour préserver les ressources génétiques

D'autre part, le bureau des ressources génétiques (BRG) a progressivement mis en place une banque de gènes en blé et en orge depuis 1990. Cette initiative est issue de la création d'un réseau entre l'INRA, les sélectionneurs privés, certains établissements d'enseignement agricole, le GEVES soutenu par l'ONIC et le Ministère de l'Agriculture. L'objectif était de préserver les collections de variétés présentes à l'INRA (près de 10 000 blés et 5 000 orges) et dans les différentes entreprises.
Une collection pour l'avoine, le blé dur, le seigle et le triticale est actuellement mise en place. Au niveau international, le CIMMYT (centre international d'amélioration du maïs et du blé) basé à Mexico maintient une grande collection dans le but de développer des variétés adaptées aux pays en voie de développement. L'ICARDA poursuit le même objectif pour l'orge. Ils travaillent notamment sur la résistance aux maladies pour obtenir des variétés cultivables avec peu d'intrants. Les sélectionneurs occidentaux peuvent avoir accès à ces ressources qu'ils doivent bien entendu adapter à nos climats, à nos besoins et à nos habitudes culturales.

Les progrès de la culture in vitro ont permis de réaliser des croisements interspécifiques et de créer de la variabilité génétique.

Valoriser la variabilité génétique

Des recherches menées par le CIMMYT et l'INRA visent à reconstituer un génome de blé à partir d'espèces ancêtres Triticum et Aegilops. Le but est de reconstituer par des croisements interspécifiques le génome hexaploïde du blé tendre et d'explorer ainsi un maximum de diversité.
La création du blé tendre a en effet été un évènement rare qui n'a vraisemblablement pas exploré toute la variabilité des deux parents. Par ailleurs, les différentes phases de sélection sont susceptibles d'avoir engendré des pertes en terme de biodiversité. Le Club des Cinq (regroupant les sociétés semencières Benoist, Florimond-Desprez, Serasem et Nickerson-Verneuil) a commencé à s'intéresser à ce type de matériels (appelé blés synthétiques) de façon à détecter des caractères intéressants comme de nouvelles sources de résistance aux maladies.

En blé dur, la variabilité génétique disponible aujourd'hui au sein des variétés modernes est relativement étroite. Les variétés cultivées en 1960 différaient des variétés modernes par leur taille élevée.

Mais en l'espace de dix ans, des programmes de sélection ont permis d'introduire des gènes de nanisme grâce à des croisements réalisés entre le blé dur et des variétés naines de blé tendre. Ce sont les descendants de ces croisements qui sont encore aujourd'hui à la base de toutes les variétés modernes de blé dur.

A moyen terme, la rareté des ressources génétiques risque de limiter les possibilités de progrès génétique pour cette espèce. C'est pourquoi l'INRA et le GIE blé dur (intégrant les sociétés Benoist, Desprez, Eurodur, Groupe GAE semences, RAGT et Serasem) ont décidé d'explorer la variabilité génétique disponible au sein des différentes formes de Triticum. turgidum (des sous-espèces sauvages issues de différents évènements de domestication). Ce programme a démarré en 1996. Il permettra également de sélectionner des lignées aptes à produire des grains de qualité dans des conditions de culture limitant l'utilisation de produits phytosanitaires.

De même le GIE Triticale et l'INRA fabriquent chaque année de nouveaux triticales primaires (croisement blé tendre par seigle ou blé dur par seigle) afin d'augmenter la variabilité génétique disponible pour cette espèce.

Les apports des marqueurs moléculaires

La recherche de marqueurs moléculaires aide le sélectionneur à mieux connaître la génétique des caractères importants afin d'optimiser l'efficacité des programmes de sélection. Ces marqueurs sont en effet très précieux car ils permettent de tester rapidement les variétés et de retenir celles qui possèdent les caractéristiques recherchées. Dans certains cas, la présence de marqueurs fiables pour la résistance aux maladies, permet au sélectionneur de s'affranchir de certains tests d'infection.

La sélection assistée par marqueurs est en effet utilisée pour repérer les caractères agronomiquement intéressants comme le rendement ou la résistance aux maladies. Les marqueurs les plus utilisés sont les microsatellites (répétition de courtes séquences d'ADN mises en évidence par PCR).

En pratique, presque toutes les entreprises de sélection travaillent avec ces outils et développent en interne leurs propres cartes de marqueurs.

Les travaux menés par le Génoplante (intégrant l'INRA, l'IRD, le CNRS, BIOGEMMA, AVENTIS et BIOPLANTE) étudient depuis 1999 la cartographie du génome et la fonction des gènes pour des espèces d'intérêt agronomique (blé, maïs, riz, colza, tournesol, pois, vigne). Certains travaux concernant le blé tendre portent sur des programmes plus spécifiques tels que la recherche de marqueurs de résistance à Fusarium.

En blé dur, plusieurs équipes de recherche situées en Italie, en Israël et en Syrie (au sein de l'ICARDA : Centre International de Recherches Agronomiques pour les Régions Arides) ont abouti à une carte de marqueurs moléculaires. Par ailleurs, une équipe de l'INRA de Montpellier a construit une banque BAC en collaboration avec l'université américaine de Davis. C'est une collection de grands fragments d'ADN contenant l'intégralité du génome de l'espèce. Cette banque pourra constituer un précieux outil pour identifier les gènes agronomiquement importants.

Conscient de l'importance d'une meilleure connaissance du génome, le CTPS a décidé de mentionner la présence du marqueur moléculaire Pch1 pour les variétés étudiées dans le cadre de l'inscription au catalogue. C'est la première fois que la présence d'un gène est ainsi indiquée. Le marqueur Pch1 indique la résistance au piétin-verse chez le blé tendre. Ce marqueur sera donc mentionné et contribuera à identifier une variété. Mais pour le moment, la présence du marqueur n'élimine pas les phases d'essais aux champs qui confirment et mesurent le niveau de résistance à la maladie, car d'autres gènes peuvent également contribuer à la résistance.

En oïdium, certains gènes de résistance bénéficient eux aussi de marqueurs moléculaires. Il serait donc théoriquement possible de caractériser les variétés résistantes à ce parasite par la présence d'un ou de plusieurs marqueurs. Par contre, pour d'autres tolérances de nature polygénique, la caractérisation des variétés par la présence ou l'absence de marqueurs est délicate à envisager pour le moment.

L'utilisation des marqueurs moléculaires, aujourd'hui largement répandue, intervient dans divers programmes axés sur l'amélioration de la résistance aux maladies.

En triticale par exemple, l'INRA recherche des marqueurs moléculaires indiquant l'aptitude au croisement entre les blés et les seigles.

Il existe en effet beaucoup de croisements impossibles à réaliser, ce qui bride la sélection. L'identification de tels marqueurs de gènes de compatibilité permettrait de réaliser des croisements donnant une descendance et d'accéder à de nouveaux brassages génétiques.

La sélection assistée par marqueurs peut également aider à accumuler dans un même génome :

- des gènes de résistance complémentaires pour une même maladie, de façon à obtenir une résistance multigénique qui sera stable car plus difficile à contourner. Cet axe de sélection est commun à l'ensemble des espèces céréalières.

- des gènes de résistance pour différentes maladies de façon à obtenir des variétés ayant un bon profil de tolérance aux maladies les plus préjudiciables. Des progrès dans ces domaines ont déjà été obtenus en blé tendre et sont attendus en triticale et en orge.

Le transfert de gènes.

Les techniques de transfert de gènes sont également très prometteuses pour lutter contre certaines maladies. Autre avantage de cette technique, une protection multi-espèces. En effet, une fois le gène de résistance d'origine fongique identifié, il peut être utilisé pour toutes les espèces affectées par la maladie. Rappelons que la fusariose affecte le blé tendre, le blé dur, l'orge et le maïs.

La résistance à la fusariose est particulièrement difficile à obtenir. Le transfert, dans une variété cultivée, d'un gène de plante ou de micro-organisme connu pour être néfaste au Fusarium peut être une stratégie employée pour la création de variétés résistantes.

Pour lutter contre les maladies virales, certains travaux de recherche ont réussi à induire une résistance avec des gènes dérivés du virus. Mais il faudra aussi se préoccuper de la durabilité des résistances, car ce n'est pas parce qu'un gène est d'origine étrangère qu'il ne pourra pas être contourné par l'agent pathogène ...

Il serait par ailleurs avantageux d'associer la transformation génétique à la création de variétés hybrides. Les gènes d'intérêt transférés semblent en effet mieux valorisés au travers de ce type variétal.

Le transfert de gène est donc un outil potentiellement précieux permettant aux variétés d'être plus productives, plus saines car dépourvues de mycotoxines, et respectueuses de l'environnement car moins gourmandes en traitements.

Source : http://www.gnis-pedagogie.org/pages/paille/intro.htm

 

Voir aussi :

Création variétale et qualité : pour de nombreux débouchés

Productivité et régularité du rendement : des axes de sélection
    permanents


Réduire les intrants grâce à la sélection : une solution
    pour préserver l'environnement et optimiser
    la rentabilité des cultures


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