plantes_à_multiplication_végétative

INTRODUCTION
SCHEMAS SELECTION
Amélioration des plantes à multiplication
végétative
• Introduction
– Biologie de la reproduction
– Cas de l’apomixie
• Schémas de sélection
INTRODUCTION SCHEMAS SELECTION
Amélioration des plantes à multiplication
végétative
Quelques plantes à multiplication végétative
Plantes ornementales : tulipe, chrysanthème, dahlia, weigela,
forsythia,iris, glaïeul,…
Espèces potagères : artichaut, pomme de terre, fraisier, manioc…
Portes-greffes : de Prunus, de vigne…
Espèces industrielles : vigne, hévéa, peuplier, merisier, cacaoyer,
canne à sucre….
Espèces fruitières : abricotier, bananier, pêcher, prunier,
pommier, poirier, noisetier, figuier, olivier
INTRODUCTION SCHEMAS SELECTION
Amélioration des plantes à multiplication
végétative
La reproduction végétative est une multiplication perpétuelle, par série
de mitoses suivie de fragmentations individualisant des organes de
multiplication. Elle conserve l’intégrité génétique de la plante (
différence avec méiose sauf dans le cas des lignées pures)
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Amélioration des plantes à multiplication
végétative
Multiplication végétative
les plantes peuvent former
des stolons, rhizomes,
tubercules, cormes,
bulbes,… Ce sont des
exemples de reproduction
asexuée.
Bouturage : artichaut (œilleton),bananier (Rejet), caféier, cassissier, forsythia,
fraisier (stolon), hortensia, luzerne, merisier (drageon), noisetier (drageon,
marcottage), peuplier (drageon), pin maritime, pomme de terre (tubercule),
tulipe (bulbe), weigela
Greffe : abricotier, hévéa, pêcher, poirier, pommier, amandier, prunier
Division de touffe : dactyle, fétuque, ray-grass, trèfle violet
Culture in vitro : artichaut, bananier, caféier, cassissier, endive, chicorée
industrielle, chou, fraisier, hévéa, noisetier, pomme de terre
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Amélioration des plantes à multiplication
végétative
Viviparité (oignon sauvage)— Les fleurs sont remplacées par
des petites plantes qui se détachent et forment une nouvelle
plante.
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végétative
Apomixie — agamospermie C’est la
production de graines en absence de
méioses et de fécondations .
L’embryon produit est génétiquement
identique à la mère.
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Amélioration des plantes à multiplication
végétative
APOMIXIE
Diplosporie
Aposporie
Embryons
adventifs
Pas de fécondation
Apomixie
gamétophytique
PARTHENOGENESE
Apomixie
sporophytique
1 – diplosporie : pas de
réduction chromosomique dans
l’oosphère (mitose ou méiose
restitutionnelle).
2 – aposporie :
l’oosphère dégénère et
c’est une cellule du sac
embryonnaire (2n) qui se
développe en embryon
3- Embryons adventifs. En
plus d’une fécondation
normale des cellules
somatiques se développent en
embryon
Cas de l’apomixie autonome :
l’albumen se développe sans
fécondations (rare Asteracées).
Pseudogamie : nécessité d’une
pollinisation et d’une fécondation
pour le développement de l’albumen
INTRODUCTION SCHEMAS SELECTION
Amélioration des plantes à multiplication
végétative
Intérêts de l’apomixie en amélioration des plantes
Introduire
l’apomixie dans
le riz :
économie de
2.5 milliards de
dollard par an
(Mc Meniman
et al., 1997)
1. Cas des plantes à multiplication sexuée.
1. N’importe quel génotype hétérozygote peut devenir une variété
2. Fixation de la vigueur hybride y compris chez les espèces où le
contrôle de la fécondation croisée est imparfaite.
3. Fixation des ressources génétiques.
4. Si plusieurs constructions transgéniques, pas de risques de perte d’un
construits par ségrégation en méiose.
2. Cas des plantes à multiplication végétative
1. Production de vraies graines (petite et bonne conservation) chez les
plantes à multiplication végétative non-apomictique ou multipliée in
vitro.
2. Passage par graine = élimination des problèmes de virus
Belllagio Apomixis
Nombreuses tentatives pour réaliser des plantes
apomictiques par sélection classique et
transgenèse
declaration
Pas de blocage IP pour
le développement de
l’apomixie pour les pays
du tiers-monde
INTRODUCTION SCHEMAS SELECTION
SELECTION CLASSIQUE
Amélioration des plantes à multiplication
végétative
L’apomixie existe chez 400 espèces mais malheureusement assez peu chez
les plantes d’intérêt agronomique
Les citrus, les manguiers, le pâturin des prés, le framboisier et les
mangoustans,…
L’apomixie existe quelquefois dans des espèces voisines aux espèces
cultivées : essais d’introduction par croisement interspécifique. Cas du maïs
(Tripsacum), du blé, du manioc,….
INTRODUCTIONSCHEMAS SELECTION
SELECTION CLASSIQUE
Amélioration des plantes à multiplication
végétative
Seul cas de création d’une variété apomictique par sélection classique
Poa pratensis = pâturin des
près = Kentucky blue grass
Herbe vivace, vert foncé, dressée,
ténue, à longs rhizomes traçants
formant un gazon épais Pâturages, prés, pelouses, bords
des chemins, préfère les bons sols
modérément humides.
SELECTION CLASSIQUE
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végétative
Rose-Fricker et al., 2002
Vigueur
Couleur vert moyen
Bonne capacité en pelouse
Résistance à Drechslera poae et Ustilago striiformis
Blackstone – apomictique
95% – vert foncé –
résistance maladie -pelouse
Warren’s A-25 x Blacksburg 1979
Inscription 2002
X
X
Multiplication
Tests officiels
Autres tests
(production de
graine + valeur en
pelouse) en
1984,1991, 1992
Apomictique
Vert foncé
compact
X
X
X
1980,
identification des
hybrides
prometteurs
1980, test des
descendants des
hybrides en valeur
pelouse
Premier pied de blackstone
INTRODUCTION SCHEMAS SELECTION
TRANSGENESE
Amélioration des plantes à multiplication
végétative
SUPPRIMER LA MEIOSE
INDUCTION DU DEVELOPPEMENT DES CELLULES DU SAC EMBRYONNAIRE EN
EMBRYON
DEVELOPPEMENT AUTONOME DE L’ALBUMEN
INTRODUCTION SCHEMAS SELECTION
TRANSGENESE
Amélioration des plantes à multiplication
végétative
Les risques potentiels des plantes transgéniques apomictiques
Si mâle fertile possibilité de transmission aux espèces sauvages
Un gène d’apomixie dans les espèces
sauvages : formation de clones et diminution
des recombinaisons.
Grand risque de perte de biodiversité.
Solutions :
1. Ne pas faire des plantes apomictiques dans des espèces qui peuvent
se croiser avec des plantes voisines indigènes.
2. Création de plante apomictique mâle stérile
Pb : impossibilité d’introduire le caractère par croisement
INTRODUCTION SCHEMAS SELECTION
Amélioration des plantes à multiplication
végétative
Les variétés cultivées sont presques toujours des clones
Une variété clone est un ensemble de plantes génétiquement
identiques, issues d’une même plante mère par une succession de
cycles de reproduction végétative.
INTRODUCTION
GERMPLASM
SCHEMAS SELECTION
Amélioration des plantes à multiplication
végétative
AVANTAGES
Variétés parfaitement
homogènes et stables
(plantes hétérozygotes)
Variétés facilement
reproduites (pas besoin
d’isolement – de plants de
croisements,…)
INCONVENIENTS
Les organes de multiplication sont plus volumineux
et se conservent moins que les graines.
Le coefficient de multiplication est souvent plus
faible (ex pomme de terre : 8 à 10; espèces
florales à bulbes 4 à 10).
Conséquence 1 : une partie importante de la
production est gardée pour la multiplication.
Conséquence 2 : les délais entre la création de
la variété et son commerce effectif peut être
long (8 à 15 ans).
Dégénérescence possible par mutation
Dégénérescence à cause de maladies à virus
INTRODUCTION
GERMPLASM
SCHEMAS SELECTION
Autres cas : le merisier
Variété de population (noyaux issus des confiturerie et distilleries)
Peuplement de portes-graines sélectionnés (graines récoltées sur
les meilleurs peuplements forestiers d’une région)
Verger à graines de clones non testés (les graines sont récoltées
sur un peuplement de clones)
Vergers à graines de clones testés (équivalent d’une variété
synthétiques de clones) les valeurs individuelles et en croisement
(polycross) des clones sont testées.
Variétés clones utilisées en mélange. Commercialisation d’un
mélange de 5 variétés clonales.
INTRODUCTION MULTIPLICATION VEGETATIVE
Amélioration des plantes à multiplication
végétative
INTRODUCTION SCHEMAS SELECTION
Amélioration des plantes à multiplication
végétative
A
X
B
A
X
A
Mutagenèse
A
Parfois difficile
Voir impossible
Comme les clones sont très
hétérozygotes le simple passage
par la méiose créé une grande
diversité
Sélection des meilleurs clones –
multiplication et poursuite des tests
INTRODUCTION SCHEMAS SELECTION
Amélioration des plantes à multiplication
végétative
Exemple d’un programme de sélection de pomme de terre