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Production végétales Amélioration végétale

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Productions végétales : 3e partie : Amélioration végétale
CHAPITRE 4 : SÉLECTION CRÉATRICE CHEZ PLANTES AUTOGAMES
Autogame = plante se reproduisant par AUTOFÉCONDATION = Lignée pure
 Homozygote
 Homogène
 Stable
Ex : froment, colza, lin, orge, pois, lupin, …
Avantages
 Homogénéité des cultures et produits
récoltés
 Reproductibilité
 Stabilité
 Facilité de maintien
Désavantage
 Risque d’uniformité génétique
Pour crée nouvelles variétés -> apport de variabilité
Etapes de sélection
1) Recherche des lignées pures parentales complémentaires
2) Croisement entre lignées pures parentales = création de variabilité
3) Autofécondation et sélections de des meilleures lignées pendant plusieurs générations
1) Recherche des lignées pures parentales complémentaires :
- Recherche plantes présentant caractères souhaités et complémentaires
- Croisements préliminaires éventuels
- Autofécondations pour s’assurer de la pureté des lignées
2) Création de variabilité :
- Choix du sens du croisement : détermination mâle et femelle
- Castration de la lignée femelle (chimique, mécanique, génétique, ..)
- Récolte du pollen sur lignée mâle
- Dépôt du pollen sur stigmates de la lignée femelle
3) Autofécondation et sélection :
- Sélection généalogique directe : la plus commune
- Sélection généalogique indirecte : pour exploiter au max. la variabilité créée par l’hybridation
- Sélection par rétrocroisement : introduire un caractère intéressant dans une variabilité existante
Productions végétales : 3e partie : Amélioration végétale
Sélection généalogique directe :
 Croisement de deux lignées pures parentales
 Autofécondation des la 1ere génération
 Choix des plantes (sélection) intéressantes dès la 2e génération, pendant 4-5 générations
 Autofécondation et essais pendant 4 ou 5 ans
= nouvelle lignée pure !
Sélection généalogique indirecte :
 Croisement lignée pures parentales
 Autofécondation pendant 3 à 4 générations SANS sélection
 Choix de plantes intéressantes après ces générations = laisser s’exprimer un max. de variabilités
 Autofécondation, sélection et multiplication pendant 2-3 ans.
= nouvelle lignée pure !
Sélection par rétrocroisement = backcross
Utilisée quand on veut introduire un nombre limité de caractères dans une variétés déjà existante
Réalisation de plusieurs croisements successifs avec la variété présentant les caractères à maintenir afin
d’augmenter leur part dans le génome de la plante
S’assurer que le caractère à introduire est toujours présent
F0 : croisement parents D – AA (variété amélioratrice donneuse = possédant le caractère manquant) avec R – aa
(variété amélioratrice receveuse = à améliorer)
F1 : Tous hétérozygotes Aa, rétrocroisement avec R - aa = Backcross 1 (BC1)
F2 : descendance 50%/50% : individus aa éliminés (ne présentant pas le caractère), individus Aa croisés à nouveau
avec R – aa = BC2
F3 : Encore 50%/50% : aa éliminés, Aa x R – aa = BC3
F4 : BC4
F5 : BC5
F6 : individus Aa obtenus toujours hétérozygote alors que variété -> homozygote
- Autofécondation, suivit d’une sélection généalogique : culture de lignée et famille de lignée Aa x Aa
F7 : Aa, AA et aa (aa qu’on élimine) ; n’est possible de séparer homozygote AA (recherché) des hétérozygotes que
par leurs descendants
A chaque nouvelle génération en autofécondation : de plus en plus de AA et de moins en moins de aa
Seules les lignées qui donnent une descendance homogène (= sans homozygotes récessifs aa) sont conservées
= nouvelle variété très voisines de la variété R mais possédant à l’état homozygote le caractère favorable AA, apporté par la
variété donneuse
Productions végétales : 3e partie : Amélioration végétale
CHAPITRE 1 : OBJECTIFS DE LA SÉLECTION
Amélioration végétale = ensemble des activités scientifiques et techniques visant à mettre à
disposition de l’agriculteur des variétés de plus en plus performantes.
2 grandes activités :
-
Sélection créatrice ou amélioratrice : nouvelle variétés (=nouvelle combinaison de caractère),
activité de recherches
Sélection conservatrice : Production de semence – diffusion du progrès (=garder variétés
existantes), activité agricole
Avenir de la sélection :
-
Pas d’inquiétudes
Combinaisons infinies, diversité de variétés
Evolution du contexte des productions, des besoins
Moins couteux, peu d’effets sur l’environnement
Objectifs : Ajustement permanent des plantes au services de l’homme
-
Productivité
Qualité
Productivité :
Augmentation du rendement : 50% amélioration végétales, 50% amélioration de la technique
culturale
Souplesse d’adaptation :
-
Adaptation au sol et climat
Résistance aux maladies et parasites
Qualité de production :
Adaptation aux exigences des utilisateurs :
-
Consommateurs
Industriels
Objectifs de sélection de variétés :
- Résistances maladies, parasites
- Adaptation climat, sol
- Plus productives
- Régularité des formes
- Qualités culinaires
- Mieux adaptées aux techniques culturales
- Plus productives
- Adaptées aux transformations (frites, chips, surgelé)
Productions végétales : 3e partie : Amélioration végétale
CHAPITRE 2 : BASES BIOLOGIQUES
1) Information génétique : – ADN, support de l’information génétique – Gène à proteine
2) Reproduction sexuée : - Méiose – Fécondation – Autofécondation – Fécondation croisée –
Limites de le reproduction sexuée
Méiose : Production de cellules reproductives (gamètes)
- Haploïdes, 1 exemplaire de chaque chromosome, si cellule parentale diploïde
- Répartition aléatoire des chromosomes
- 1 seul allèle par caractère si cellule parentale 2n
Fécondation :
-
Union aléatoire de 2 gamètes haploïde = œuf diploïde
Individu avec 2 allèles par caractères (père et mère)
2 allèles identiques = homozygotes
2 allèles différents = hétérozygotes
Allèle s’exprimant : Dominant ; Allèle ne s’exprimant pas : récessif
Autofécondation :
- Autogamie : Fécondation de l’ovule d’une plante par du pollen issu de la même
plante.
o
o
o
Régression des hétérozygotes sous l’effet de l’autofécondation
Lignées pures des plantes autogames = stables et homogènes
Lignée pure : production 1 seul gamète
 Homogénéité des génotypes et phénotypes
 Stabilité des individus d’une génération à une autre
Fécondation croisée :
- Allogamie : Fécondation de l’ovule d’une plante par du pollen d’une autre plante de
même espèce.
o
o
Plantes à fleurs hermaphrodites ex : betterave, tournesol, …
Plante monoïque : chaque plante possède des fleurs des deux sexes ex : maïs,
noisetier
o Plante dioïque : une plante porte un type de fleur, soit mâle, soit femelle ex :
chanvre, dattier
 Brassage génétique à chaque génération :
Individus hétérozygotes
Génotype instable
Beaucoup de combinaisons possibles
Productions végétales : 3e partie : Amélioration végétale
Reproduction des espèces cultivées :
Allogames
Multiplication Végétative
Céréales : Maïs, Mil, Seigle, …
Espèces fourragères :
Graminées : dactyles, fétuques,
ray-grass, Fléole, …
Légumineuses : Luzerne, trèfle
violet, trèfle blanc, lotier, …
Espèces légumières : Asperges,
Carottes, Céleri, concombre,
chicorée, choux, endives,
épinards, melon, oignons, navets,
salsifis, …
Espèces industrielles : Betteraves,
chanvre, tournesol, …
Espèces forestières : la plupart
Espèces Alimentaires : Manioc,
artichaut, fraisier, pomme de
terre, patate douce, …
Espèces fruitières : Bananier,
cacaoyer, figuier, olivier,
pêchers, poirier, pommier, …
Autogames
Céréales : Avoine, blé tendre, blé
dur, Orge, Riz, Sorgho, …
Légumineuse à graines :
Arachides, Haricots, Féveroles,
Lentilles, Lupin, Pois, Soja, Vesce,
...
Espèces légumières :
Aubergines, laitues, piments,
poivrons, tomates, …
Espèces industrielles : Colza, lin,
coton, caféier arabica, tabac, …
Espèces fruitières (à
multiplication végétative
habituelle) : Abricotiers,
nectarines, pêchers, …
Limites de la reproduction sexuée :
Limites inhérentes à la
reproduction sexuée
Les biotechnologies
Difficultés de réaliser des
croisements entre espèces
Exploiter la diversité et
faciliter les croisements
interspécifiques
Risques d’introduction dans la
nouvelle variété de caractères
indésirables
Connaître le génome et
maîtriser l’apport de nouveaux
caractères
Délais pour créer une
nouvelle variété liée aux
cycles de végétation et au
nombre de générations
successives
Diminuer le temps de création
3) Reproduction végétative :
-
A partir de d’un fragment de la plante mère
Reproduction à l’identique (clones)
Maintien des caractères de la plante mère
 Homogénéité et stabilité
Propagation de maladies !! Virus
 Besoin d’une sélection sanitaire
Techniques utilisées
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
Sauvetage embryons interspécifiques
Fusion de protoplastes
La transgénèse
Cartes génétiques
Sélection assistée par marqueurs
La génomique
La transgénèse
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
L’haploïdiploïdisation
Cultures d’embryons immatures
Sélection assistée par marqueurs
La transgénèse
Productions végétales : 3e partie : Amélioration végétale
CHAPITRE 3 : ETAPES D’ AMÉLIORATION VÉGÉTALE
o
o
o
o
Recenser la diversité
Observer, choisir et croiser le matériel de départ
Créer, fixer et évaluer les nouvelles plantes
Inscrire la nouvelle création au catalogue officiel des variétés
1. Recenser la diversité



Explorer et évaluer le matériel existant
Variétés cultivés et sauvages...
Evaluer la biodiversité existante dans l’espèce à améliorer
Gestion et conservation des ressources génétiques
= inventorier, caractériser et évaluer, conserver, régénérer et diffuser
 In situ
 Ex situ



Collection d’anciennes variétés dans les vergers ou jardins conservatoires
Banques de graines, de vitro plants : conservation par congélation,
refroidissement ou lyophilisation
Banque de gènes pour certaines espèces
2. Observer, choisir et croiser le matériel de départ :
 Réunir dans une même plantes les caractères recherchés, importants
 Croisements intraspécifiques
 Croisements interspécifiques
 Mutations
= modification brusque du patrimoine héréditaire d’une cellule
 Mutation naturelle : génique ou chromosomique
 Mutation provoquée : par rayonnements ou substances chimiques
 Polyploïde
 Augmentation du nombre d’allèles par gènes
 Augmentation de la variabilité
 Modifications des performances de la plante
Obtenu par un traitement à la colchicine
3. Créer, fixer et évaluer les nouvelles plantes


Sélection et choix des plantes selon les objectifs de départ
Technique de sélection adaptée aux caractéristiques de la reproduction et de la
fécondation des plantes
Plantes à reproduction sexuée :
Contrôle de l’hybridation à grande
échelle
Hétérosis
Pas de contrôle de l’hybridation à
grande échelle
Pas hétérosis
Plantes à reproduction végétative


Variété hybride
(Autogame, allogame)
Variété synthétique (allogame)
Variétés lignées (autogames)
Variétés clones
Productions végétales : 3e partie : Amélioration végétale
4. Inscrire la nouvelle création au catalogue officiel des variétés




Protection de l’obtention
Autorisation de commercialisation
2 à 3 années d’examen selon espèce
Jugement sur base de test VCU et DHS
VCU : Valeur Cultural Utilisation (valorisation et caractère technologique)
DHS : Distinction (nouveauté) Homogénéité (1 génération) Stabilité (entre générations)
 Inscription au catalogue national ou communautaire européen
 Autorisation à la multiplication et à la commercialisation
Productions végétales : 3e partie : Amélioration végétale
CHAPITRE 5 : SÉLECTION CRÉATRICE CHEZ LES PLANTES ALLOGAMES
Reproduction par fécondation croisée :
-
Brassage génétique à chaque génération
Génotypes INSTABLES et HÉTÉROZYGOTES
Individus hétérogènes
Performances moyennes des mélanges
Plantes allogames = betteraves, seigle, maïs, tournesol, …
Sélection créatrice chez es plantes allogames :
1.
2.
3.
4.
5.
Inbreeding – Hétérosis
Obtention des variétés hybrides
Particularité chez le maïs
Particularité chez la betterave
Obtention de variétés synthétiques
Objectifs sélection :
-
Améliorer les performances = profiter de l’effet d’hétérosis
Produire des individus homogènes = hybrides F1
1. Inbreeding – Hétérosis
 Inbreeding = baisse de vigueur due à la consanguinité obtenue par autofécondation
forcée
 Hétérosis = vigueur d’une lignée supérieure à celle des lignées parentales, due à la
forte hétérozygotie des hybrides F1
 Procédé/Fonctionnement :
1) Parmi une population non sélectionnée d’une espèce allogame -> on choisit
plusieurs sujets en fonction de leur caractères intéressants (aspect, rendement,
résistance)
2) On élève la descendance de ces lignées : AUTOFECONDATION forcée, durant
plusieurs générations  lignées pures homozygotes, sujets très semblables à
l’intérieur de chaque lignée MAIS  baisse de vigueur = Effet de consanguinité
ou d’inbreeding
3) On croise 2 lignées pures. Hybrides obtenus de la F1 : tous semblables entre eux
et retrouvent une vigueur non seulement supérieure à celle des parents, MAIS
pour certaines des lignées hybrides supérieure à la valeur moyenne de la
population d’origine = Effet de vigueur hybride ou d’hétérosis
Exemple de qualitées de l’hybride obtenue :
- gain en rendement, précocité
- Meilleure vigueur de la plante
- Résistance aux maladies et à la verse
Productions végétales : 3e partie : Amélioration végétale
2. Obtention des variétés hybrides
Chez les plantes allogames : maïs, betterave, tournesol, tomate
Chez les plantes autogames : froment, colza
Étapes :
 Obtention des lignées pures
 Sélection des lignées parentales
 Réalisation du croisement
2.1. Obtention des lignées pures :
Choix des individus pour leur caractères
Autofécondation forcée pendant plusieurs générations
Elimination de lignées peu intéressantes
Obtention de lignées pures
2.2. Sélection des lignées parentales
Comparaison des lignées parentales entre elles :
 Test top-cross : croisement avec un même testeur = permet
d’apprécier l’aptitude générale au croisement
 Test polycross : interfécondations de ttes les lignées entre elles
 Test diallèle : croisement 2 à 2 = recherche de partenaires idéaux
= Meilleure lignées retenues et autofécondées pour être sûre d’avoir
des lignées pures
2.3. Réalisation du croisement
Choix de la lignée polinisatrice (mâle) et de la lignée porte-graine
(femelle)
Castration de la lignée porte-graine - mécaniquement (ex : maïs),
chimiquement (gamétocides) ou génétiquement (ex : stérilité du mâle
chez la betterave)
Semis des lignées mâles et femelles en alternance pour assurer une
pollinisation des fleurs femelles et permettre une fécondation croisée
par le vent et insectes
= Fécondation naturelle
Récolte des hybrides F1 sur la lignée porte-graine
Avantages
-
Association dans un génotype de caractères
dominants
Performances maximales associées à l’utilisation
de l’hétérosis
Stabilité des performances selon le milieu
Homogénéité
3. Particularité Maïs
Maïs = plante monoïque
= plantes mâles et femelle sur le même pied
= fleurs séparées sur le pied
Inconvénients
-
Complexité et longueur du cycle de création
des lignées parentales et des hybrides
Contraintes et coûts de la production des
semences
Productions végétales : 3e partie : Amélioration végétale
 Obtention lignées pures : autifécondation
 Lignées parentales maintenues par autofécondation
 Castration mécanique : fleur mâle au sommet de la plante de la lignée femelle
coupée
3. Particularité Betterave
Voir syllabus !
4. Obtention de variétés synthétiques
Voir syllabus !
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