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CETIOM
Améliorer l’efficience de la nutrition azotée
du colza par voie génétique
D
epuis plusieurs années, le CETIOM soutient ou coordonne des
travaux pour améliorer l’efficience de la nutrition azotée du colza
au printemps. Une nouvelle phase vient de se terminer avec la fin
d’un projet financé par l’ANR*-Genoplante et par l’ONIGC* dans le cadre
du plan d’amélioration de la filière oléagineuse.
L. Jung
D. Lebourgeois
La fertilisation azotée est un élément-clé
de la compétitivité économique du colza
d’hiver, et représente le premier coût
pour l’agriculteur, avec des prix indexés
sur le cours du pétrole. Le devenir du
nitrate, sous et après une culture de
colza, est une préoccupation environnementale persistante. Pour le développement des biocarburants, la question du
bilan énergétique, et les moyens de
l’améliorer, est centrale. En effet, la fertilisation azotée représente environ 60 %
du coût énergétique de la production de
colza.
Ces raisons ont conduit la filière oléagineuse à promouvoir des actions d’amélioration de la gestion de l’azote sur
colza dès le début des années 90. Ces
travaux ont abouti sur différents points :
optimisation des dates de semis, absence de fertilisation minérale à l’automne,
adaptation de la méthode des bilans
avec conception de la Réglette azote
colza, estimation des biomasses par
satellite à la sortie de l’hiver. Ils ont également permis de souligner l’intérêt de
focaliser les travaux, non pas sur les
phases d’assimilation automnale, mais
sur les phases de printemps (remobilisation, sénescence foliaire, absorption tardive). Des travaux de plus longue haleine ont également été soutenus pour identifier le rôle de bactéries rhizosphériques, mieux comprendre les mécanismes d’absorption de l’azote ou de sénes* lexique en page 59
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cence des feuilles, ou utiliser la voie
génétique.
Les travaux qui concernent l’amélioration
génétique de l’efficience de la nutrition
azotée, ont démarré fin 1995. Ils ont
permis d’établir une carte génétique sur
laquelle ont été localisés des QTL* pour
différents caractères liés au rendement,
à la teneur en azote des graines ou des
pailles et à l’indice de récolte azote
(programme IRN 96-02, puis Natural
02-05).
C’est sur cette base que le projet ARCOLE1
a démarré en 2006, avec l’objectif de
trouver des critères et des cibles pertinents, construits à partir d’approches
physiologiques, pour sélectionner des
génotypes de colza d’hiver qui demandent des niveaux de fertilisation azotée
réduits en raison de leur meilleure capacité d’absorption et de remobilisation de
l’azote vers les graines.
Dans cette perspective, six haploïdes
doublés issus d’un même croisement,
préparés lors d’un projet précédent, ont
été repris et expérimentés au champ
sous deux niveaux d’azote. Des critères
agronomiques et physiologiques ont été
mesurés régulièrement au cours du cycle
et en particulier lors des phases-clés. Des
marquages au 15N ont permis de caractériser les phénomènes de remobilisation
de l’azote des feuilles vers les tiges puis
les graines. Des différences de comportement significatives ont été observées parmi les six génotypes étudiés,
ce qui est encourageant dans une
perspective d’amélioration génétique
des caractères concernés.
Faire le lien entre les
différences de comportement
observées et l’expression
des gènes
A partir des connaissances et des liens
fonction/séquence des gènes, acquis
chez Arabidopsis, des amorces ont été
sélectionnées pour suivre l’expression
des gènes du colza, équivalents à
ceux d’Arabidopsis, et impliqués dans
les mécanismes d’absorption de l’azote et de sénescence des feuilles, à trois
dates et pour différents types d’organes. Ce transfert de connaissances
d’une plante modèle à une plante de
grande culture pourtant de la même
famille botanique, s’est avéré difficile,
du fait de l’amphiploïdie du colza et
de l’existence de plusieurs copies d’un
même gène sur le même génome.
Néanmoins, il a été possible, dans des
conditions de précision et de reproductibilité satisfaisantes, de comparer
l’expression des gènes à partir d’échantillons prélevés au champ. Le rapprochement avec les données agronomiques et physiologiques recueillies
devrait permettre d’identifier les caractères à prendre en compte dans les études génétiques à venir.
Des avancées importantes
Le projet ARCOLE a permis également
d’acquérir des connaissances complémentaires sur la nutrition azotée chez
Arabidopsis, en particulier sur l’ab1 Ce projet, coordonné par le CETIOM, réunissait huit équipes :
l’INRA-Agrocampus-Université (Rennes), Biogemma (ClermontFerrand), Euralis (Toulouse), l’INRA-Agrosup-CNRS et l’UniversitéIRD-CIRAD-INRA-Agrosup (Montpellier), l’INRA de Versailles,
l’INRA-AgroParisTech (Thiverval-Grignon), l’Université-INRA
(Caen).
sorption de l’azote après la floraison.
Les différences de comportement d’une
vingtaine d’écotypes vis-à-vis de la
remobilisation de l’azote et de la
sénescence des feuilles ont été étudiées.
Il a également permis de consolider
notablement la carte génétique colza
sur laquelle nous avions commencé à
travailler, par cartographie de marqueurs microsatellites. La distance
moyenne entre deux locus marqués a
été réduite de moitié. Ce travail de cartographie a eu comme souci constant
de maximiser le nombre de ponts
avec la carte de référence de l’INRA*
de Rennes et une carte développée par
Euralis-semences, dans la perspective
de pouvoir projeter des informations
d’une carte vers l’autre. Quelques
gènes impliqués dans les métabolismes
visés, et suivis en expression lors des
expérimentations ont également été
cartographiés.
Enfin, ARCOLE a contribué à mieux
coordonner les efforts des différentes
équipes s’intéressant à la nutrition azotée du colza en bénéficiant des expertises différentes de l’ensemble des participants. Il a initié la prise en compte
de cette thématique par l’équipe d’amélioration génétique du colza de
l’INRA* de Rennes, qui poursuit désormais ces travaux dans le cadre du nouveau programme financé par l’ANR*Genoplante (GENERGY).
Une autre perspective logique de ce
programme serait aussi d’explorer
davantage les questions qui concernent le métabolisme du carbone et l’architecture des plantes. Du côté de la
demande en carbone, la synthèse lipidique est, chez une plante oléagineuse,
un puits concurrent de la croissance et
du pouvoir réducteur nécessaire à l’assimilation de l’azote. Côté offre en carbone, l’amélioration de l’interception
de la lumière et de sa traduction en
gains de fonctionnement de la photosynthèse et en gain de biomasse,
passe probablement en partie par une
optimisation de l’architecture du couvert qui peut être la résultante de facteurs agronomiques, mais aussi de propriétés génétiques. Cette partie du travail se poursuit en articulation avec les
aspects écophysiologiques développés
dans le cadre de Promosol.
Contact : Xavier PINOCHET
Direction scientifique
CETIOM, Centre de Grignon
E-mail : pinochet@cetiom .fr
POUR EN SAVOIR PLUS
ORSEL M., CANOY A.S., BREGEON
M., PIC E., PIQUEMAL J., LEFLON M.,
ALLIRAND J.M., LEDILY F., RENARD M.,
PINOCHET X., 2008 - Nitrogen nutrition efficiency of winter oilseed rape :
variability among 6 DH lines grown
under two levels of nitrogen availability.
Brassica 2008, 1 p. (poster)
PIC E., CHAMPOLIVIER L., ESTRAGNAT
A., BAMME B., HEBRAIL M., LEFEVRE
A., BETHANCOURT L., ROLLAND S.,
BECHENY J., LEFLON M., RENARD M.,
PINOCHET X., 2008 - Detection of
QTLs for traits associated with nitrogen
use efficiency in winter oilseed rape
(Brassica napus.) using a new DH population. Brassica 2008, 1 p. (poster)
* lexique en page 59
11
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