canne a sucre
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La Canne à sucre
Présentation de la monographie – 8 janvier
Agrocampus-ouest
Matthieu GOUY
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Sommaire
I) Présentation générale :
Historique de la canne à sucre
Chiffres clés de la production
Les débouchés
II) Particularités de l’espèce :
Le complexe Saccharum
Caractéristiques agronomiques et génomiques
Biologie florale
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Sommaire (suite)
III) L’amélioration génétique de la canne
Les principaux critères de sélection
Les gènes d’intérêt et la transgénèse
Le schéma de base d’une sélection conventionnelle
IV) Production des clones
La méthode classique
Les outils de la culture in vitro
Conclusion
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I) Présentation générale
Historique de la canne à sucre
Berceau de la canne en Nouvelle Guinée (lieu de domestication)
Plante vivrière (canne de mastication)
Lié à la mythologie indienne (Sarkara = nom indien du sucre)
Développement industriel avec l’esclavage (XVIème siècle) avecpréférence pour la culture de Saccharum officinarum (canne
Bourbon par exemple)
Base génétique faible – culture stérile
En 1888, Soltwedel (Java) premiers croisements
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Historique de la canne à sucre
Diffusion de la canne noble : S. officinarum
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Chiffres clés de la production
70 % à 80% de la production mondiale de sucre pourune production totale de 160 millions de tonnes (2008)
22,7 millions d’hectares en 2007 pour plus de 1,3
milliard de tonnes de cannes
23% de la masse totale produite en agriculture
76 pays producteurs dont 5 assurant la moitié de la
production
Brésil leader dans ce domaine
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Chiffres clés de la production
Evolution de la production mondiale de sucre
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Les débouchés
de la canne
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II) Particularités de l’espèce
Le complexe Saccharum
Défini par Mukherjee (1957) : regroupe 5 genres
interféconds (utiles à la sélection):
Saccharum
, Erianthus
section Ripidium
,Sclerostachya, Narenga et Miscanthus section Diandra
Famille : Graminées (Poacées)
Tribu: Andropogonace
Sous-tribu: Saccharastrae
Genre : Saccharum
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Le complexe Saccharum
Saccharum
trois espèces sauvages : S. edule, S.spontaneum et S. robustum.
trois espèces domestiquées (sucrées) : S.
officinarum, S. barberi et S. sinense.
Espèces sauvages : plus robustes, excellente vigueur
végétative, résistances aux pathogènes.
Espèce S. officinarum : très bonne teneur en sucre, peu defibres.
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Caractéristiques agronomiques et génomiques de S. officinarum
Monocotylédone en C4.
Teneur en saccharose de 14%, 10-15% de fibres, potentiel
de 200 tonnes de tiges/Ha
Cycle de culture de 10 à 24 mois (dépend des conditions du
milieu)
Hauteur de 2 à 9 mètres, nombreux entrenœuds
Tallage de 5 à 20 talle par clone
Système racinaire fasciculé
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Caractéristiques agronomiques et génomiques de S. officinarum
Génome de S. Officinarum : 2n = 80
chromosomes, X = 10
Génome des hybrides : 2n = 100-130 chromosomes, X=10, 10 Gpb
dont 10-15 % de S. spontaneum
et 85 à 90 % de S. officinarum
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Caractéristiques agronomiques et génomiques de S. officinarum
Le processus de nobilisation : permis dès les années 1920, une
forte amélioration des variétés (+ de 35% de productivité)
Croisements intra-générique (S. officinarum et S. spontaneum)
Gamètes non-réduits de S. Officinarum 2N+N jusqu’à la
troisième nobilisation
Mécanisme cellulaire pas parfaitement établi :
- doublement chromosomique (endoduplication) à la méiose;
- fusion de deux nucléi au stade tétrade;
Conséquence : augmentation du nombre de chromosome des
hybrides
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Le processus de nobilisation et l’obtention de POJ2878
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Biologie florale de la canne à sucre
Préférentiellement allogame, anémophile
Panicule lâche et ramifiée
Fleur bisexuée (trois anthères et deux stigmates plumeux)
Plante de jours courts, floraison s’étale sur 15 jours
Pour qu’il y ait floraison, ne pas dépasser les 28° de latitude
Floraison prévisible d’une année sur l’autre
Si problème de synchronisation entre géniteurs, varier la
floraison avec l’altitude
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Fleurs de canne à sucre
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II) L’amélioration génétique de la canne
Les principaux critères de sélection
Rendement en sucre à l’hectare, résistances aux bioagresseurs,
aptitude à la repousse, port érigé, épaillage naturel, vitesse de
croissance.
Rendement à l’Ha : Teneur en sucre*biomasse de tige/Ha
Aujourd’hui nombreux efforts sur la biomasse par sélection
conventionnelle :
tallage, diamètre des tiges, hauteur de la plante critères
agronomiques
Haute teneur en sucre (mesure de ° brix) et faible taux d’impureté
critères technologiques
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Les principaux critères de sélection
J-Y. Hoarau (2000) : Cultivar moderne R570, 887 marqueurs
RFLP (simplex) sur 5850 cM (120 groupes de liaison)
QTLs dans 43 régions chromosomiques qui participent aux
critères agro et technologiques.
Marquage de 50% du génome de R570
R. Ming (2001) : étude sur populations en ségrégations (S.
spontaneum x S. officinarum) – 1275 marqueurs RFLP obtenus
36 QTLs intervenants dans la teneur en sucre (68% de
la variabilité)
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Sélection assistée par
marqueurs encore difficile surdes caractères aussi
complexes
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Les gènes d’intérêt et la transgénèse
Clonage positionnel d’un gène de résistance à la rouille brune (gène majeur) par l’équipe de L. Le Cunff.
Weng L-X. (2005) introduction par biolistique d’une
endotoxine insecticide (Cry1Ac) contre la pyrale
Gilbert R.A. (2009) introduction par Agrobacteriumd’un gène de résistance (nptII ) au virus SCYLV
Leibbrandt B. (2003) introduction d’un gène de
résistance ( pat ) à un herbicide (le Buster) – De plus,
variété aux caractéristiques agronomiques intéressantes
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Le schéma de base d’une sélection conventionnelle
Utilisation des hybrides et des anciens cultivars de S. officinarum
Croisements bi-parentaux
Obtention d’hybrides de clones
Première sélection visuelle sur les 100 000 à 1 million de plantsDeuxième sélection via des protocoles expérimentaux (teneur en
sucre, tallage, reprise végétative, résistances aux pathogènes)
Troisième sélection à grande échelle sur plusieurs sites
(multilocaux)
Varie entre 8 et 20 ans selon le nombre de critères choisis
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III) Production des clones
La méthode classique :
Bouturage d’un cultivar ayant poussé 7 à
10 mois en pépinière (4 à 8 tonnes/Ha)
1 Ha de pépinière pour 10 Ha de culture
Traitement préalable des clone (à la
chaleur (50°C), pesticides)
Mécanisation de la plantation ou travauxmanuels
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Les outils de la culture in vitro
Micropropagation développé par Jalaja en1981 : en 1 an obtention de 180 000 clones
indemnes de virus (Sugar Cane Breeding
Institute de Coimbatore)
Tests ELISA sur les plants pour s’assurer
de l’absence de pathogènes de quarantaine
Coute chère
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Production de semences artificielles via une encapsulationdans un polymère de tissus méristématiques
Meilleur état sanitaire de base, facilité de mise en culture,
bonne germination – Couts élevés, à faire baisser
Les outils de la culture in vitro
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Conclusion
Culture importante d’un point de vue agro-économique
Va s’intensifier avec la demande en biocarburant (le Brésil a déjà bien
commencé)
Filière plant rattaché à la filière sucrière (car multiplication végétative)
Pas toujours de retour sur l’investissement pour les obtenteurs car loisde protections des variétés diffèrent selon les pays de production
Efforts à faire sur l’introgression de gènes de Miscanthus et Erianthus
Programme international SUCEST (Sao Paulo) visant à séquencer 300
000 EST et en faire une catégorisation par grand groupes de fonctions
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Merci de votre attention
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