La sélection du maïs
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Produire 200 q/ha, Est-ce encore possible ? Génétique Atteindre 200 qx , c’est possible ? Agronomie Produire 200 qx , ça se cultive ? Environnement Défendre 200 qx , c’est vital ? Économie Viser 200 qx , c’est nécessaire ? Produire 200 q/ha Est ce encore possible ? Préambule Nous connaissons le contexte 2013, cette question n’est pas une provocation ! L’objectif + réaliste, c’est 140-150 qx ? Mais pour rouler en sécurité à 130km/h, vaut mieux une voiture qui peut aller à 180/200 ! Qui ? Produire 200 q/ha, Est ce encore possible ? Génétique Atteindre 200 qx , c’est possible ? Agronomie et climat Produire 200 qx , ça se cultive ? Produire du maïs à 200 q/ha, est-ce encore possible? Les raisons d’y croire………… Maïsadour Semences les mesure déjà dans son réseau européen SILAGE trials GRAIN trials Un réseau d’essai pour mesurer GRAIN & SILAGE trials SUNFLOWER RAPESEEDS trials Réseau recherche Maïsadour en Europe : 217 lieux produisant de 40 à 205 quintaux selon les années 280 000 microparcelles - 280 ha de plateformes experimentales 35000 Total - Réseau EUROPE Expérimentation maïs 2012 Nombre de données Variétés/Lieux en QTX/ha 30000 Microparcelles 10 m2 25000 20000 Total 15000 10000 [633] [48] 5000 0 100+ 110+ [ 65 000 données ] 130+ 150+ 170+ 190+ Le potentiel génétique du maïs Une espèce d’origine tropicale Adaptable sur tous les continents Dotée d’une variabilité génétique très riche Adaptée à la sélection et à la production de semences Adaptée à la culture Des domaines d’utilisation très variés = une usine à biomasse et à matière première ! La sélection du maïs Les progrès réalisés depuis plus de 80 ans sont déjà remarquables ( création des hybrides notamment) Grâce aux nouvelles technologies (biologie moléculaire) et nouvelles méthodes de sélection ( génomique) , les marges de progrès sont encore considérables. L’ingéniérie génétique pourra permettre d’assurer une continuité de ce progrès (transgénèse par exemple) Sélection des plantes et technologies bio-moléculaires • Évolution de la stratégie de sélection La sélection végétale est le cœur de notre métier C’est un processus long : 8 à 10 ans pour un cycle de sélection C’est un métier complexe, pluri-disciplinaire Les méthodes bio-moléculaires révolutionnent les méthodes de sélection Un « art » devenu science……. …….ou, comment on est passés de l’observation à la génétique Sélection génotypique • Phénotype : profil de la plante comportement • Génotype : profil des gènes contenant des chromosomes (ADN) 3 outils indispensables pour la sélection ➤ Un réseau d’essai pour mesurer (phénotyper) ➤ Du matériel génétique pour innover (variabilité) ➤ Un labo de marquage moléculaire pour analyser (génotyper) et trier + ➤ des hommes, 40 métiers de R&D, des compétences, et quelques M€ de budget de recherche La sélection est un métier complexe, pluri-disciplinaire Biotechnologies Culture in vitro Marquage Moléculaire Génie génétique Biologie Pathologie végétale Entomologie Agronomie Physiologie de la plante Pratiques culturales Sciences de l’environnement Traitement de l’information Informatique Biométrie Bases de données SELECTION Biochimie Analyse des qualités technologiques Expérimentation au champ Du matériel génétique ( une banque de gènes) pour innover = des ressources génétiques productives et tolérantes : • Banque génétique MAS • Échanges avec 40 instituts et sélectionneurs privés et publics • Des ressources exotiques, des gènes rares • Des gènes de cactus ?? ….. Pourquoi pas….! ➤ il y a une bonne variabilité dans la génétique élite Les méthodes bio-moléculaires changent les méthodes de sélection ❶ Connaitre le génome : • Marqueurs moléculaires • Cartes génétiques • Sélection assistée par marqueurs (SAM) • Génétique d’association • Génomique Recenser et caractériser le matériel génétique Choisir et croiser les plantes de familles de bonne valeur heterosis ❷ Renouveler la diversité génétique: • • • • Embryons interspécifiques Fusion de protoplastes Mutagènèse Transgénése (GMO) Créer des lignées, futures parents des hybrides et fixer les caratères Faire des hybrides expérimentaux et tester la valeur des lignées Sélectionner les lignées top AGC et faire les hybrides cultures Tester dans toute l’Europe et inscrire dans les pays ❸ Accélérer la sélection: • • • • Plantes di-haploides Cultures d’embryons Tri hors sol, au labo Contre-saison La sélection assistée par le marquage moléculaires (SAM), ou méthode des empreintes génétiques, est en train de révolutionner la stratégie de sélection végétale (et animale …) depuis 10 ans ➤ 1900-2000 : sélection au champ des bons phénotypes pour trouver les bons génotypes, la bonne génétique ➤ 2000- ….. : sélection au labo des bons génotypes qui donneront les bons phénotypes, la bonne génétique et les bonnes plantes • Phénotype : profil de la plante comportement, description et résultats dont on déduit la bonne génétique • Génotype : profil des gènes contenant (ADN) responsable des caractères, des résultats qui prédit la bonne génétique Mais à la fin, il faut toujours valider que ça marche bien dans votre champ !! Un labo de Marquage moléculaire pour analyser et trier les plantes Chaine de génotypage du labo Maïsadour Semences Seeds Committee, 2011 June 9th Cartographie du génome du maïs Les outils bio-moléculaires permettent de cartographier le génome = les 20 chromosomes des plantes et, avant de chercher chaque gène en détail, de repérer différentes zones du génome grâce à des marqueurs Maize marking map Grace à ces marqueurs, pour chaque plante un profil génétique (« empreinte digitiale = fingerprint ) Cartographie de marqueurs du génome du maïs • • • • 2N= 20 chromosomes (10 donné par le mâle, 10 donné par la la femelle) Environ 100 000 gènes 80% de » chromatine peu connue De 100 à 10 000 marqueurs ……..pour identifier des séquences de gènes Maize marking map Réaction cyclique d’amplification ADN à amplifier Un marqueur = un «code génétique» = une chaine de nucléotides connue Expé : modernisation technologique Semoir 8 rangs Baural Ensileuse Fendt-Aldrup 2009 avec mesure NIRS embarqué Baural DP 4000 bi-plot 2009 Sequenceur de génotypage SAM Technologie GPS 20 Objectifs de sélection maïs Objectifs de sélection maïsObjectifs de sélection maïs 1 - Le rendement Le rendement adapté ( date de floraison, date de récolte) Le rendement régulier ( tolérance aux stress) Le rendement sécurisé ( resistance aux accidents de végétation et bioagresseurs) Le rendement en qualité 21 ObjectifsObjectifs de sélection maïsObjectifs de sélection de sélection maïs maïs • Recherche de productivité, vitesse de dessication associée à une bonne qualité du grain • Tolérance à la sécheresse et aux fortes températures • Travail sur une insertion basse de l’épi • Recherche de tolérances : qualites de tiges, aux fusarioses des épis, à l’ helminthosporiose , à la verse racinaire,…. Tous stress biotiques et abiotiques • Adaptation ensilage tardif : gabarrit de plante, taille de l’épi, stay green, valeur alimentaire. • Programmes de conversions pour les tolérances aux herbicides : Stratos, Imi, etc…. • Stratégie OGM (Espagne) : Bt1, Bt2, RR, Rstress …..Accords avec tous les fournisseurs de gènes . • Programmes spéciaux de filières: maïs vitreux, semoulerie, oisellerie, maïs waxy et waxy-pro, maïs blanc • Filières biogaz et bioéthanol 22 Des oppormaïs des menaces….. Des opportunités……ou • Le réchauffement climatique : température, ensoleillement, CO2,eau…. • L’agriculture de précision • La gestion des ressources en eau • Les Bioagresseurs : insectes et maladies • Les contraintes règlementaires • Les contraintes sociétales • Les besoins mondiaux (food, feed, forage and fuel) 23 Intensification des recherches sur le génome du maïs, Avec le www.amaizing.fr soutien du Grand Emprunt 2012-2020 1-Étudier la structure des génomes du maïs 2-Identifier les facteurs moléculaires qui gouvernent les caractères d’intérêt* et comprendre leur fonctionnement 3-Étudier le fonctionnement de la plante au champ 4-Créer des bases de données et des outils permettant de stocker, relier, rendre accessible, et analyser l’ensemble des données générées dans le projet 5-Évaluer les connaissances et les outils créés (efficacité en condition réelle et impact socio-économique) UN PROJET DE RECHERCHE FRANçAIS SUR LA GÉNÉTIQUE DU MAÏS PASSION Maïs ……. bibliographie Fabuleux maïs: histoire et avenir d'une plante Jean-Pierre Gay Éditions A.G.P.M., Association générale des producteurs de maïs, 1984 Géographie amoureuse du maïs – Sylvie Brunel - JC Lattes -2012 Produire 200qx ( /ha), Est ce encore possible ? Environnement Défendre 200 qx , c’est vital ? Une politique de l’eau ! Des technologies utiles pour le maïs et l’environnement ! Un pays agricole ? Des emplois Des € …… Et Et …… c’est de la vie Production d’oxygène, réduction du gaz carbonique ? 1 ha de maïs = 3 ha de forêt ! PHOTORESPIRATION D’UNE PLANTE EN C4 (maïs) Bilan de l’absorption de CO2 PHOTORESPIRATION Bilan du dégagement d’oxygène Produire 200qx ( /ha), Est ce encore possible ? Économie Viser 200 qx , c’est nécessaire ? Compétitivité et productivité du maïs • Le rendement, un des indicateurs – Pour l’agriculteur • le dénominateur du coût de production en euros/q, • le nombre de rations pour l’élevage sur l’exploitation – Pour la collecte (OAC, France, Monde) = satisfaire les marchés à prix supportables pour transformateurs (élevage) et consommateurs • L’intérêt d’une culture s’apprécie par – Marges et coûts de production (annuel/pluriannuel) • Potentialité des parcelles • Prix de marché (Offre/Demande) • Accès et coûts des intrants (eau, NPK, séchage, semences) – – – – Présence marché et collecte, autoconsommation, Intérêt agronomique dans rotation, effet précédent, Le calendrier et la charge de travail, Matériel disponible et prix des investissements en matériel spécifique. MARGES BRUTES MAÏS ( 145 €/T) Marge 905 €/ha Marge 720 €/ha Marge 490 €/ha MARGES BRUTES MAÏS ( 190 €/t) Marge 1625 €/ha Marge 1305 €/ha Marge 940 €/ha Des projections d’offre < demande à l’échelle mondiale Projection de la demande par FAO en 2050 Rendement en t/ha Blé Maïs Extrapolation des pentes d’augmentation de rendement Conséquences ? Source : USDA, CIMMYT, rapporté par Braun Séminaire IRIWI Paris 2011 •du réchauffement climatique et •d’une absence de progrès génétique •Ressources moindres, plus chères, à accès règlementés Merci
