charrie amelioration plantes

7/31/2019 Charrie Amelioration Plantes

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Stratgie de base de lamlioration des plantes (AP)Stratgie de base de lamlioration des plantes (AP)

-- explorer les sources de variabilit existantes (ressourcesexplorer les sources de variabilit existantes (ressourcesgntiques)gntiques)

-- construire des populations ou des individus associant desconstruire des populations ou des individus associant descombinaisons gntiques plus favorablescombinaisons gntiques plus favorables

-- runir dans une varit, population vgtale artificielle etrunir dans une varit, population vgtale artificielle etreproductible constitue dun ou de plusieurs gnotypes, unreproductible constitue dun ou de plusieurs gnotypes, unmaximum de gnes favorables pour les caractristiquesmaximum de gnes favorables pour les caractristiquesslectionnesslectionnes

== des innovations mthodologiques constantes avec les progrs desdes innovations mthodologiques constantes avec les progrs desconnaissancesconnaissances= des ruptures conceptuelles majeures et des changements de= des ruptures conceptuelles majeures et des changements de

paradigme (progrs gntique, agrobiodiversit, dveloppementparadigme (progrs gntique, agrobiodiversit, dveloppementdurable)durable)


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XXme sicle: slection pour leXXme sicle: slection pour leprogrs gntiqueprogrs gntique

Consquences +Consquences + Efficacit et progrs gntique rapideEfficacit et progrs gntique rapide

Industrie performante : emploi et valeur ajouteIndustrie performante : emploi et valeur ajoute Diffusion du progrs gntique, conseil & valuationDiffusion du progrs gntique, conseil & valuation Adaptation aux volutions de l'agriculture,Adaptation aux volutions de l'agriculture, Ractivit forte la demande des acteurs de la filireRactivit forte la demande des acteurs de la filire

ConsquencesConsquences -- Simplification des rotations : diminution du nombre despcesSimplification des rotations : diminution du nombre despces

cultivescultives Une disparition des populations de pays (sauf dans les zonesUne disparition des populations de pays (sauf dans les zones

marginales) et problmatique des ressources gntiquesmarginales) et problmatique des ressources gntiques Disparition de lhtrognit gntique des varits & GrandesDisparition de lhtrognit gntique des varits & Grandes

surfaces avec le mme cultivarsurfaces avec le mme cultivar Homognet gntique : dveloppement dpidmiesHomognet gntique : dveloppement dpidmies Plus rcemment, mergence de questions autour des droits dePlus rcemment, mergence de questions autour des droits de

proprits intellectuellesproprits intellectuelles


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Lvaluation agronomique des varits

Evaluation multisite et pluriannuelle des caractristiques varitalesdans diffrents environnements:

- exprimentation contrle : plans dexprience- interactions Gnotype x Environnement


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Le progrs gntique en questionLe progrs gntique en question Concept varital HYCConcept varital HYC (intensif et Rvolution Verte)(intensif et Rvolution Verte)

-- indicateurs conomiquesindicateurs conomiques: productivit/ha, demande des: productivit/ha, demande desfiliresfilires

-- n cateurs agronom quesn cateurs agronom ques: r gu ar t pro uct on,: r gu ar t pro uct on,itinraires techniques simplifis et scurissitinraires techniques simplifis et scuriss

-- indicateurs cologiquesindicateurs cologiques: accroissement nitrates,: accroissement nitrates,

pesticidespesticidesrduction biodiversit, invasions biologiquesrduction biodiversit, invasions biologiques

=Responsabilits directe (conomie et systme=Responsabilits directe (conomie et systme

de production) et indirecte (varits)de production) et indirecte (varits)


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Socio-conomistes

AgronomesSlectionneurs

Gntiquenom que

PhysiologieEcophysiologie

Maths-Info

Ethnobotanistes

JC Glaszmann


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11-- Indicateurs de diversit gntique,Indicateurs de diversit gntique,

varits et gestion dynamiquevarits et gestion dynamique


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Indicateurs de diversit gntiqueIndicateurs de diversit gntique

PaysagePaysage (fonctionnalit des(fonctionnalit des

cosystmes)cosystmes)

Mosaque espces/cultivarsMosaque espces/cultivars

(biodiversit)(biodiversit)

ParcelleParcelle (populations, comptition,(populations, comptition,slectionslection))

Rotation, associationRotation, association

Types varitauxTypes varitaux

PlantePlante (adaptation, plasticit,(adaptation, plasticit,symbiose)symbiose)

Caractres slectionnsCaractres slectionns

GnomeGnome (organisation et(organisation et

interactions gnes)interactions gnes)

Structure gntiqueStructure gntique

Carte gntiqueCarte gntique

GnesGnes Diversit allliqueDiversit allliqueDiversit nuclotidiqueDiversit nuclotidique

ADNADNSquences et nuclotidesSquences et nuclotides


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Slection moderne(1900)

Varits lites

Forme sauvageancestrale

Domestication-10000/-8000

Forme

domestique

Populations de pays

Diffusion

Histoire dune plante cultive

Expansiondmographique

Slection

chantillonnageSlection

DiversificationAdaptation

Flux de gnesSauvage/Cultiv


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10

15

20

25 Sauvage

Cultiv

Consquences de la domestication et de lamlioration desplantes : perte de diversit

Diversitnuclotidique

0

5

Orge Bl dur Mil Mas Luzerne Tournesol

la diversit utilise dans le pool cultiv est rduite


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Variation agro-morphologique collections

mondiales

Sorgho Riz


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Diversit mil (Niger)


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Structure gntique des varitsStructure gntique des varitsVaritVarit AutogameAutogame AllogameAllogame X vegX veg

PopulationPopulation ++++ ++++++++ ++++

LigneLigne ++

Hyb 2vHyb 2v ++ ++Hyb4v/HCHyb4v/HC ++++

SynthSynth ++++++

CloneClone ++ ++ ++


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22-- Evolution des outils au niveau ADN:Evolution des outils au niveau ADN:

gnes et gnomesgnes et gnomes


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Squenage ADNSquenage ADNGnomes entiers vgtauxGnomes entiers vgtaux

Squences particuliresSquences particulires

Evolution des outils: X 1000Evolution des outils: X 1000


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Marqueurs molculaires

Microsatellites

A

FLP


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21/56


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33-- Evolution des outils au niveau cellulaireEvolution des outils au niveau cellulaire

Reproduction conforme et sanitationReproduction conforme et sanitation Rgnration in vitro et variations somaclonalesRgnration in vitro et variations somaclonales

Fusions somatiquesFusions somatiques

Sauvetage dembryonsSauvetage dembryons HaplomthodesHaplomthodes

Combinaison gnomique/in vitro: TransgnseCombinaison gnomique/in vitro: Transgnse


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44-- Evolutions des mthodologiesEvolutions des mthodologies

Slection assiste par marqueursSlection assiste par marqueurs(SAM)(SAM)

oo-- omest cat on, ase roa en ngomest cat on, ase roa en ng Nouveaux idotypes/critres deNouveaux idotypes/critres de

slectionslection

Structures varitalesStructures varitales


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Approche phnotypique et statistique: bilan

Etudier les caractres complexes via une stratgie base sur leur valeurphnotypique:

Estimer la part gntique G de la variation phnotypique observeafin destimer des paramtres, en particulier h2, qui permettront de prdirele progrs gntique attendu dans les schmas damlioration varitale

Dcomposer le phnotype complexe en caractres plus simples afindaffiner et de rendre plus efficace lestimation de cette part gntique

Populationde dpart

Populationamliore

Slectionet intercroisement des

meilleurs plantes

non seulement sur leur valeur phnotypique mesuremais aussi sur leur valeur gntique estime


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cartes gntiques et QTL

A li i d lh


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Amlioration de lhva


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recherche dune corrlation statistiqueentre une variation gntiqueetlexpression phnotypiquedun caractre.

aplotype

2

Principe de la gntique dassociation

A A T A C G A --------- T

A A T A C G A --------- T

A A T A C G A --------- T

---------

Diffrents alllesPopulation Haplotypes

H

Haplotype1

Phnotypes

G A T A C A A INDEL C

G A T A C A A INDEL CG A T A C A A INDEL C




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Comparaison des mthodes dassociation

trait-polymorphisme nuclotidique (Yu et Buckler, 2006)


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Introgression dallles favorablesIntrogression dallles favorables

ApprocheApproche Backcross (BC)Backcross (BC) PrePre--breeding, base broadeningbreeding, base broadening

Introgression cibleIntrogression cible Introgression massiveIntrogression massive

Amlioration ponctuelleAmlioration ponctuelle Restauration de diversitRestauration de diversit

Modification limiteModification limite Non cible, valeur globaleNon cible, valeur globale

Un caractre, un gnotypeUn caractre, un gnotype Gestion sous populationGestion sous population

Hrdit oligogniqueHrdit oligognique Gntique populationGntique population

Phnotypage ciblPhnotypage cibl Slection globaleSlection globale


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Nombres darticles publis/anNombres darticles publis/anfromfrom Google Scholar (4 Aug. 2007)Google Scholar (4 Aug. 2007)

Yunbi Xu and J. H. Crouch, 2008

R


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Retrocroisement et linkage drag

- 2

Craigella-Tm22

Vendor-VFT

Vendor-Tm22

L. peruvianum

12

20

11

Gnrati

ons de

BCVarits

Young & Tanksley 1988

Chromosome 9 : transfert dun gne chez la Tomate

La distance gntique entre TG18/ TG8 =80 cM

Carte RFLP

La zone transfre peut parfois tre trs large malgr un grand nombre de gnrations de

rtrocroisement (voir aussi cours dEric Jenczewski dans les cas de croisements interspcifiques)

VFNT-Cherry

Ohio-MR13

MocimorNova-Tm22 lah -

21

-

-


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Utilisation des marqueurs pour rduire la taille de lintrogression?

Sans marqueur

Rcurrent Donneur

F1

Avec marqueur

Rcurrent Donneur

Plus dinformations pour acclrer le retour vers le parent rcurrent

BC 1

Utili ti d b k


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Recherche des zones favorablesimpliques dans la variation : QTLPeu de zones sont impliques, allles effet majeurs, la plupart portes par leparent P2

Utilisation du back cross

suppose que P2 porte les formesfavorables

Conception du gnotype idal :Transfert de la zone favorable de P1

dans P2

Retour au parent P2 par rtrocroisement

Moreau et Charcosset, Euphytica, 2002


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largir la base gntique cultive et brassage : nouvelles


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Fabrication et gestion des populations

- Fondation des populations : formes sauvages, croisementsmultiples

introduction dune large diversit- Introduction de systmes de contrle du rgime de reproduction :

strilit mle, cytoplasme mle strile

a g a base g t que cu t e et b assage ou e esapproches

favoriser le brassage et la recombinaison

AllofcondationCroisement AllofcondationAllofcondation,

recombinaison etslection


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la gestion dynamique


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Les populations ont-elles volu ?- en fonction de leur composition gntique (directionnelle)- en fonction des milieux et du climat (multidirectionnelles)- en rponse aux pressions des pathognes (multidirectionnelles)

Leons tires de 20 ans de gestion dynamique

du bl tendre en France

Comment fonctionnent les populations ?- Relation entre leffectif dmographique et leffectif de drive (Nefaible)- Dans les populations autogames, quel est limpact du taux

rsiduel dallofcondation (maintien recombinaison)- Variation de la recombinaison le long du chromosome (+/-)- Rle de la mutation (exprimentation bl dur)

largir la base gntique cultive et brassage : nouvelles


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Deux types dapplication des populations base large :

g g q gapproches

1. ro u re es nouve es com na sons a ques n o- omest cat on, pre

breeding, slection rcurrente)

2. De nouvelles structures varitales : varits populations, varitscomposites, synthtiques

- Mlanges de gnotypes performants pour diffrents caractres(gnes de rsistance)

- Rusticit, stabilit des rendements dans diffrents

environnements

c Elargir la base gntique cultive : nouvelles approches


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Mthode :

Slection multicritres, dterminismes gntiques complexes=> slection rcurrente de population

Exemple : Le programme LIRA Slection de cultivars de piment multirsistants

pour diffrentes rgions intertropicales

g g q pp

Slection multi-locale

Caractres cibles de dterminisme connu : tests contrls (inoc.artificielles, isolats viraux locaux)

Caractres complexes moins connus : slection massale in situ-sur contraintes naturelles gnriques (climat/croissance)-sur contraintes spcifiques : Cuba = Xanthomonas

Guadeloupe = Ralstonia



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pop1TMV & CMV

pop2PVY(1,2)

pop3TEV

pop4PVMV

PVY(1,2)test TEVtest PVMVtestCMVtestartificialinoculationintercrossing

resistant plants

Le programme LIRA : choix des gnotypes et dispositif de slection

14 gnotypes contrasts

lection Gnotypes

slectionns,pour tests

pp

Afrique

AsieAsie

Evaluation au champs(agronomie + virus)

Autofcondationdes meilleurs

individusCycled

e



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Rsistance au CMV:

20

406080

100

sistantpla

nts

(%c

ontrol)

Rsultats : aprs 11 cycles de slection

control(YW,CW)

100

150

200

250Cycle 4Cycle 5Cycle 10

Taille du fruit:

0

Selection cycles

%

r

pop1 pop2 pop3 pop40

Populations cumulant des caractres dadaptation aux contraintes locales

(maladies, caractres agronomiques, ) Cumul : Fond gntique commun + critres locaux spcifiques

Slection en rseau multi-partenaires : Slection participative

Construction de gnotypes combinant diffrents caractres

Nouvelles varits

Intrt

S t d d ti i t


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ECOLOGIQUEALIMENTAIRE

Augmenter laproduction

Maintenir laqualit et lascurit

Prendre en compte ladiversit et lexploiter

Systmes de productions innovants

ENVIRONNEMENTAL AUTRES USAGES

Prserver lescosystmes etles ressourcesnaturelles

Rduire les intrantset les cotsnergtiques

Revoir la hirarchie des critres de slection actuels

Eviter la comptitionalimentaire/nonalimentaire


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Grenelle de lenvironnementGrenelle de lenvironnement

(G2) Prserver la biodiversit et les ressources naturelles(G2) Prserver la biodiversit et les ressources naturelles OGMOGM connaissances partagesconnaissances partages

(G3) Instaurer un environnement respectueux de la sant(G3) Instaurer un environnement respectueux de la sant

(G4) Adopter des modes de production et de consommation(G4) Adopter des modes de production et de consommationura es:ura es:

-- Aller vers 100% dagriculture durable (certification),Aller vers 100% dagriculture durable (certification),-- 6% de la SAU en Bio en 2010 (20% dans la restauration6% de la SAU en Bio en 2010 (20% dans la restauration

collective en 2012), interdiction de substance de traitementcollective en 2012), interdiction de substance de traitement+ rduction des intrants (50% en 10 ans?),+ rduction des intrants (50% en 10 ans?),

-- promotion des varits ayant une faible dpendance vis vispromotion des varits ayant une faible dpendance vis vis

des intrants (eau, pesticides, azote),des intrants (eau, pesticides, azote),-- restaurer la biodiversit et avoir des actions territorialesrestaurer la biodiversit et avoir des actions territoriales

cohrentes, formation des agriculteurs vers des modescohrentes, formation des agriculteurs vers des modesdagriculture durabledagriculture durable


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Le progrs gntique en questionLe progrs gntique en question Durabilit en agriculture:Durabilit en agriculture: Nouvelle cohrence avec les impratifs socioNouvelle cohrence avec les impratifs socio--conomiques,conomiques,

environnementaux et agronomiquesenvironnementaux et agronomiques

Adaptation du processus de slection au nouveau paradigmeAdaptation du processus de slection au nouveau paradigme(rupture)(rupture)

Rvision des objectifs de slection: varits adaptes desRvision des objectifs de slection: varits adaptes dessystmes de culture conomes en intrants et une agriculturesystmes de culture conomes en intrants et une agriculturemultifonctionnellemultifonctionnelle

Rvision (hirarchie) des critres deRvision (hirarchie) des critres de

slection:slection:-- rsistances durables aux pathognes et ravageursrsistances durables aux pathognes et ravageurs-- comptitioncomptition-- fumure azote rduitefumure azote rduite

-- tolrance aux stress environnementaux (adaptabilit)tolrance aux stress environnementaux (adaptabilit)-- valeur pour des usages non alimentairesvaleur pour des usages non alimentaires

De nouvelles faons daborder la conception des idotypes


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Adapter le milieu la plante

- Milieux standardiss (apports en intrants)- Slection pour le rendement et intensification

Environnements changeantsUn renouvellement dess stmes de roduction

- r u re e n ran

- milieux diversifis/marginaux

Adapter la plante au milieu

1. Prise en compte des variations environnementales Se placer linterface cophysiologie - gntique

2. Prise en compte des nouveaux systmes de production Approche pluridisciplinaire

Un modle de fonctionnement de la feuille pour MAP


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A. Un modle Tx expansion foliaire :LER = ( T - T 0) (a + bVPD cY)

Ecophysiologie permet de dfinir: une variable cible : lexpansion foliaire (LER) de lexprimer en fonction de diffrents paramtres et variables

Tardieu, 2003, Reymond et al., 2003

Des variables du milieu contrlent le LERT : temprature du mristmeVDP : deficit de pression de vapeur (statut hydrique de lair) :potentiel hydrique du sol

Existe-t-il un contrle gntique de larponse ces facteurs du milieu ?

Variabilit de la rponse aux variables du milieu


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B. Une variationentre les gnotypes

Rsultats pour 2lignes contrastes

10 20 30

C. Des QTL pour les variables-paramtres

Tardieu, 2003, Reymond et al., 2003

Tmprature du mristme (C)

VPD (kPa)

Prdire la valeur des gnotypescomme une somme deseffets chacun des QTL


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TCdumristme

TCdum

ristme

Variations du milieu Variations du milieu

des

Proposition didotypes

Prdire le comportement de gnotypes dans diffrents milieuxChoisir la meilleure combinaison deffets aux QTL

LE

R

LER

Reymond et al., 2003

Rponse

gnotype

Observ Prdit


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- Varits multirsistantes plusieurs races

- Mosaque de parcelles de plusieurs varits ayant desrsistances diffrentes

R1R2

R1 R3R2

Contournement rapide Pb: Gnes de rsistances = ressources rares

-Associations de varits ayant des rsistances diffrentes

R1 + R2 + R3

Ralentit la progression spatio-temporelle des maladiesAugmente la dure defficacit des gnes de rsistancesPb: critre de compatibilit sur le plan agronomiquePb: Inscription catalogue

Claude Pope

Cultures monovaritales et association de 4 varits


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Effet association

Svrit dela septoriose

(%)

Rendement-1

30

20

10

0

a a

b

a a

bc

d

a

cd

ab

8,6

9,2

+ 0,32 t ha-1

- 6 %

(2 annes, 19 parcelles, 190 ha, 1 traitement fongicide)

MalaccaSomme Apache Virtuose Association varitale

Note depanification

(0- 300)

Teneuren protines

(%)

bc

ab ab

c

a

12,6

11,4

13,2

12,0

aa

a

b

a230

220

210

7,4

,

+ 0,54 %

NS

Belhaj Fraj et coll.,

Les associations varitales


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Slejpner (S pure)

Slejpner + Arcane (1S : 2R)effets densit +prmunition

Slejpner + Estica (1S : 2R)effet densit

0

20

40

60

80

100

Svritsur

Slejpner

(S)

%

la rouille jaune du bl

semaines aprs l'inoculation

Vallavieille-Pope et Goyeau, 1995

Varit sensible Association varitale

En conclusion:En conclusion:


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En conclusion:En conclusion:

Gestion des Ressources gntiquesGestion des Ressources gntiques

Interactions agrobiodiversitInteractions agrobiodiversit in situ etin situ etdynamiques agrodynamiques agro--environnementales;environnementales;

Evaluation des RG et dveloppement des bases de donnesEvaluation des RG et dveloppement des bases de donnesassocies;associes;

Intgration des approches de conservation et de slection varitaleIntgration des approches de conservation et de slection varitale

Bases gntiques de ladaptation des environnements contraintsBases gntiques de ladaptation des environnements contraints

Bases gntiques des interactions planteBases gntiques des interactions plante--pathognes et plantepathognes et plante--symbiontessymbiontes

Bases gntiques de la qualit des produitsBases gntiques de la qualit des produits

En conclusion: Stratgies innovantes en AP etEn conclusion: Stratgies innovantes en AP et


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En conclusion: Stratgies innovantes en AP etEn conclusion: Stratgies innovantes en AP et

diffusion de linnovationdiffusion de linnovation

Dfinition didotypes et construction de gnotypes pour desDfinition didotypes et construction de gnotypes pour descaractres complexes et pour une amlioration multicaractres complexes et pour une amlioration multi--caractres assiste par marqueurs molculaires (SAM)caractres assiste par marqueurs molculaires (SAM)

Intgration des outils molculaires dans la cration et laIntgration des outils molculaires dans la cration et ladiffusion de varits dotes dune diversit fonctionnellediffusion de varits dotes dune diversit fonctionnelle

Dveloppement des biotechnologies drives de la biologieDveloppement des biotechnologies drives de la biologiecellulaire et de la gnomique pour lamlioration et lacellulaire et de la gnomique pour lamlioration et ladiffusion des varitsdiffusion des varits

Durabilit du dploiement de rsistances aux maladies etDurabilit du dploiement de rsistances aux maladies et

ravageursravageurs

Bioscurit, traabilit, flux de gnesBioscurit, traabilit, flux de gnes


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MERCIMERCI

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