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Atelier 2
Quel est le rôle de l’amélioration génétique des espèces maraîchères et fruitières des espèces maraîchères et fruitières
dans la limitation des intrants:les axes de recherchedéveloppés à l’INRA
A. Palloix, INRA et F. Dosba, SupAgro
LES ESPECES MARAICHERESLES ESPECES MARAICHERES
Quelques caractéristiques des cultures maraîchères
Quelques caractéristiques des cultures maraîchères
En France : 1% SAU, 44000 exploitants, 20% main d’œuvre agricole
> 50 espèces cultivées, plein champ, abris froid en sol, abris hors-sol
Quelques caractéristiques des cultures maraîchères
Exploitations très hétérogènes (taille, technicité, mise en marché)���� tendance à la spécialisation
Cultures intensives, à très haute valeur ajoutée
����forts coûts de production (MO/Semences/énergie)����aversion pour la prise de risque ����élaboration de produits de très grandes qualités ���� intrants chimiques « bienvenus »
Quelques caractéristiques création variétale :
Europe : > 30 obtenteurs privés, en compétition
300 nouvelles var/an, >2000 disponibles au catalogue FR/UE
Durée de vie cultivar 2 à 5 ans (mais gènes recyclés)
Quelques caractéristiques création variétale :
Durée de vie cultivar 2 à 5 ans (mais gènes recyclés)
Marché des semences internationalisé ����variétés à déploiement très large����protection COV……brevet
Amélioration génétique et limitation des intrants en horticulture lato sensu :
Fruits et Légumes
� Main d’œuvre : homogénéisation, mécanisation ?� Main d’œuvre : homogénéisation, mécanisation ?
� Eau (dont rejets) et énergie....
� Phytosanitaire : impact environnement-santé > économique
Diversité espèces/diversité bioagresseurs/diversité méthodes de lutte
Extrème diversité espèces/bioagresseurs
Selon les« pathosystèmes »la lutte génétiquesera• efficace seule
exploitée existante potentielleMéthodes de lutte :
?
• efficace seule• complémentaire avec d’autres systèmes de lutte• durable ou non• non disponible
3
4
5
6
7
Nombre de résistances aux bioagresseurs dans les cultivars de tomate (catalogue français, 30 à 50 var /an déposées)
Tm-2
MiMaintien ou augmentation
R. contextuelles
Sw
CfFORL
I-2
Addition des R.aux maladies émergentes
Sélection dynamique pour la résistance aux bioagresseurs
0
1
2
1993 1998 2000 2003 2006
I-1
VeMaintien des résistances
indispensables
MiSm
R. contextuelles
Sélection « cumulative » : addition de résistances(maladies anciennes non éradiquées + émergentes)
Evolution réglementation phytosanitaire
Evolution de la réglementation phytosanitaire depuis 20 ans
•1990-2010 : division par 2 des molécules homologuées
•2005: interdiction bromure de méthyle•2005: interdiction bromure de méthyle�Peu de molécules alternatives efficaces�Lutte génétique parasites telluriques (nématodes)
•2009: Homologation par productions, problème des usages mineurs� recherches pour espèces « secondaires »?
2014 Application des principes de la production intégrée
Cette évolution est du même ordre pour les espèces fruitières
Recherches en cours sur la lutte génétique en cultures maraîchères :
Diversifier sources de résistance� caractérisation et exploitation élargie des ressources génétiques (réseaux)
Recherches en cours sur la lutte génétique en cultures maraîchères :
Contrats de partenariats INRA/Obtenteurs privés(+ parfois Interprofession)
� caractérisation et exploitation élargie des ressources génétiques (réseaux)
Major resistances
0%
20%
40%
60%
80%
100%
TMV PVY CMV TSWVOïdiumPhyto% r
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tant
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ns C. annuumC. baccatumC. chinenseC. frutescens
M a jo r + Q u a n ti ta tiv e re s is ta n c e s
0%
20%
40%
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T M V P V Y C M V T S W V O ïd iu m P h y to%
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Résistances majeures, quantitatives, variabilité autre que résistance
Préserver la durabilité des résistances� prise en compte/prévision de l’impact des variétés sur les populations de bioagresseurs
Variété résistanteVariété résistanteVariété résistanteVariété résistanteVariété résistante
Recherches en cours sur la lutte génétique en cultures maraîchères :
bioagresseurinitial
bioagresseurvirulent
Variété résistante
mutation
reproduction
dispersion
bioagresseurinitial
bioagresseurvirulent
Variété résistante
mutation
reproduction
dispersion
bioagresseurinitial
bioagresseurvirulent
Variété résistantebioagresseur
initialbioagresseur
virulent
Variété résistanteVariété résistante
mutation
reproduction
dispersion
Gènes majeurs, fonds génétiques (QTLs), déploiement,systèmes de culture associés
Organisation territoriale des productions
LES ESPECES FRUITIERES
La production fruitière française• Les volumes situent la France parmi les 10 premiers
mondiaux et les 3 premiers européens (hors olive et agrumes). Italie: 5 millions de tonnes, Espagne: 3,6 millions de t, France : 3,5 millions de t., soit 22% du volume européen
• 15 espèces cultivées dont pomme, pêche, prune, poire,
Données Générales – Production Fruitière Française
du volume européen• 15 espèces cultivées dont pomme, pêche, prune, poire,
abricot, cerise, fruits secs
• Environ 200 000 ha ( dont 150 000 ha pour les 8 espèces principales); concentrés dans les 3 grands bassins de production : Val de Loire, SO, SE.
• Diminution du nombre d’exploitations fruitières (de l’ordre 40000) et augmentation de la superficiemoyenne (4,6 ha).
Les évolutions récentes
Certains petits fruits comme la framboise ou la fraise progressent grâce à l’organisation de la profession
Amélioration de la qualité sanitaire des plants
Augmentation de la technicité (production fruitière raisonnée en cours de généralisation, impact des cahiers de charges imposés à la production)
L’innovation variétale reste le moteur principal de l’évolution des productions
• Nouvelles variétés de pêches (gamme très étendue),de pommes, de poires, d’abricots, de cerises, de noix…: qualités pomologiques prioritaires dans les programmes d’améliorationd’amélioration
•Limitation des intrants, principalement par l’introduction de résistances génétiques
•Approche combinée; variétés/ systèmes de culture; modélisation
L’INRA joue un rôle essentiel dans ces évolutions.
Quelques caractéristiques création variétale :
Europe : peu obtenteurs privés ( mais nombreux aux USA) et une organisation importante pour la production des plants;
France :en moyenne 150 nouvelles var/an déposées à l’inscription au Catalogue officiel (DHS mais pas de VAT)
-1300 variétés disponibles au Catalogue français
Durée de vie des variétés: de 5 ans (pêcher) à 25 ans ou plus pour les Durée de vie des variétés: de 5 ans (pêcher) à 25 ans ou plus pour les très grandes variétés et les espèces fruitières peu sélectionnées
Rôle important des pépiniéristes dans la diffusion de l’innovation variétale
Marché des plants fruitiers internationalisé����variétés à diffusion très large����protection COV ( 25 ans)
Résistance aux bio agresseurs
•thématique peu ou non prise en comptepar les sélectionneurs privés
•contrainte forte avec les normes européennes devenant plus strictes sur les intrantsdevenant plus strictes sur les intrants
•exigence des consommateurs pour des fruitsindemnes de résidus de pesticides …
la lutte génétique comme alternative à l’emploi de produits phytosanitaires
PrunusObjectifs des programmes de création variétale à l’ INRA
Thématiques Pêcher Abricotier Prunier
Cerisier PG Prunus
Résistance Bio-
agresseurs
Virus
Champignons
Bactéries
Ravageurs
Sharka
Oïdium, cloque
Puceron vert
Sharka
Monilia
Chancre bactérien
Sharka
Nématodes
Qualité des fruits Poids/fermeté/sucres/acides/couleurQualité des fruits Poids/fermeté/sucres/acides/couleur
Maturation Eclatement
Adaptation &
Régularité
Régularité Non alternance
Stades phénologiques
Gamme vigueur Asphyxie
Compatibilité
Diversification Calendrier de floraison et de maturité
P/N plates
N. sanguines
Ab rouges
Ab blancs
Div. produits
Bigarreaux et autres cerises
Adaptation au évolutions climatiques
• Points d’ancrage : maîtrise des RG, thématiques convergentes et déclinaisons différentes selon les espèces
� à court terme :- exploitation conjointe de résistancesmonogéniques fortes (oïdium + Myzus persicae)
Pêcher - résistance aux bio agresseurs
� à long terme :- polygéniques: variétés anciennes et GF 305 (cloque)
- utilisation de résistances multiples, faisant appel à l’ hybridation interspécifique: Prunus davidiana
espèce
sauvage
proche du
Prunus davidiana (clone P 1908) : résistant à l’oïdium, au puceron vert, à la cloque et à la sharka … mais de faible niveau agronomique donc sélection très longue
proche du
Pêcher
Localisation des Régions du génome (QTL) liés à la résistance à la sharka chez l’abricotier
sources de résistance SEO et Goldrich
Localisation des Régions du génome (QTL) liés à la résistance à la sharka chez l’abricotier
sources de résistance SEO et Goldrich
GL1G PacD510UDP-96018
UDAp41513
PaCITA520 EPDCU5100CPPCT027
UDP96-005 36 PaCITA17PaCITA18PacA18
42 E31M11-72
GL3P PSY-AE45M51-417PacC25FG13 AG7
BPPCT039
CC2A
E43M51-119
AG1A
AG37
GL3S PSY-A
AG56E43M52-285PacC25
FG13
BPPCT039E32M12-247E40M55-97E33M55-110E43M51-162
CC12A
E32M12-170PC67A
AG106
E45M52-379AG45
0 AG109
E32M12-107AG51
E32M48-162
PacA18CC6A
PC35AFG9A
Tsa-2 FG36 BPPCT016
GL1S
pchcms4Pacita5
PacA18 UDAp426AMPA94
CPPCT034 63 CPPCT026PaCITA7EPDCU3489
66
pchgms2884 AMPA109BPPCTT011UDP98-022a
Carte F1 abricotier’Goldrich’ x ‘Moniqui’
E31M11-72AG37
E31M11-323
BPPCT016
E32M12-71
PacB26BPPCT028
E31M11-65CC110
GL5PE31M11-364
UDP97-401AC9E45M52-310BPPCT017
Pchgms4
BPPCT038
AG61A E31M11-75
PC14 BPPCT017Pchgms4
BPCCT038AG46AG61A
AG25AE32M12-70
GL5S
E31M11-75
AG61A
E33M55-64
E32M12-357UDP97-401
Carte F1 abricotier’Polonais’ x ‘Stark Early Orange’
QTL mineur
QTL = 8-15%
QTL majeur
Présence systématique du QTL sur GL1
Intérêt d’une identification de marqueurs liés
• Intégration des acquis de la biologie moléculaire:SAM– sharka sur abricotier et pêcher et prunier:– oïdium & puceron vert sur Pêcher– nématodes sur PG Prunus (gènes Ma et Rmia) – tavelure et autres parasites des espèces fruitières à pépins
Perspectives et enjeux scientifiques
fruitières à pépins
• Inscription des programmes d’innovation variétale dans des logiques de faibles intrants et de développement durable– résistance sècheresse chez les porte-greffes – Construction de prototypes multicaractères et haute performances environnementales
– Gestion des problèmes sanitaires
– Impact des changements climatiques et environnementaux, sur les stratégies d’innovation
Contraintes ou difficultés
environnementaux, sur les stratégies d’innovation
– Impact socio-économique des innovations et stratégies associées ( ex OGM)
– ValorisationOrganiser les transferts des acquis de la recherchevers les utilisateurs (sans désorganiser les acquis formalisés au plan contractuel)
Diapos sup. éventuellement pour l’atelier
Principales régions de production fruitières Françaises
Environ 2 M tonnes1er producteur européen 120 à 180 000 tonnes
En Europe :Italie/Espagne/France
220 à 250 000 tonnes
400 000 tonnes3èmeproducteur européen
Italie/Espagne/France
(Source FNPF 2008)
test de sélection précoce vis-à-vis de l’oïdium résistant
en serre sur des semis de 3 mois,mais pas toujours possible, d’où SAM
sensible
Main technique of gene transfer : Agrobacterium-mediated transformation
Three necessary conditions for a fruit species : eg. pear
Susceptibility to a selectionpressure : kanamycinHigh regeneration
ability
Susceptibility toAgrobacterium
Agrobacteriuminoculation
Co-culture3 days
Early GUS test3 weeks
An example of gene transfer protocol : apple
inoculation 3 weeks
Bud regeneration3-6 months
Greenhouse acclimatization6 months
Tavelure du pommier : Venturia inaequalis
- grandes variétés mondiales : toutes sensibles, - 15 traitements/an en moyenne- résistances majeures (Vf, Vm, Va, Vg…)- résistances partielles- virulences du pathogène : races 1 à 7
Objectifs du projet
L’addition d’un transgène antifongique peut-elle significativement réduire la sensibilité du pommier à la tavelure ?
- variété sensible : Galaxy- testée avec les races 1 et 6- variété sensible : Galaxy- testée avec les races 1 et 6
La combinaison du gène Vf et d’un transgène antifongique peut-elle augmenter l’efficacité de la résistance ?
- nouvelle variété Vf : Ariane- testée avec la race 6
Choix des gènes antifongiques
Chitinases :-isolées de Trichoderma atroviridae, agent de contrôlebiologique naturel
- action synergique entre endo- et exo-chitinases- déjà testées sur pommiers transgéniques (1)
(1) Bolar et al. 2000 Phytopathology 90:72-77, Bolar et al. 2001 Transgenic Res. 10:533-543
Puroindolines :- isolées de l’albumen de blé,Triticum aestivum- similaires aux protéines de transfert de lipides (LTPs)- une application chez le riz transgénique (2)
(2) Krishnamurthy et al 2001 MPMI 14:1255-1260
Résultats avec la construction « chitinases »
pBIN-endo+nag
2x35S
RB LB
2x35SnosP nosT nosT nosTAMV AMVech 42 nag 70npt II
Galaxy 21 clones transgéniques 2n
Ariane 17 clones transgéniques 2n
10
15
Hau
teur
(cm
)
Galaxy
Ariane
Effet négatif de l’endochitinase sur la croissance
= -
contrôles
0
5
0 100 200 300 400
Activité endochitinase (U/mg protéine)
Hau
teur
(cm
)
variantssomaclonaux?
r = -0,66
Test en serre de sensibilité à la tavelure
******
*
2
3
4race 1 (souche 104)
race 6 (souche EU-D-42)
**
***
**
Indice de sensibilité = incidence x sévérité
clones d’ArianeA
riane
31-4
2
28-1
31-2
9
31-5
4
36-3
***
clones de Galaxy
0
1
2
Gal
axy
32-1
1
33-6
34-2
27-4
32-1
5
32-1
3
32-1
7
34-3
32-1
9
***
Conclusion et perspectives
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