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Anne RODIER - Paru le 29-02-2024

[ Zoom sur] Comment obtenir des variétés plus tolérantes à la sécheresse ? Polyploïdisation in vitro ("doublement chromosomique") : une de nos techniques d’intérêt.

🍃🍂 Le changement climatique impose le recours à des végétaux plus adaptés et résilients ; la tolérance au stress hydrique est un caractère très recherché dans cette perspective.

En alternative au choix de nouvelles espèces, la création variétale reste un levier pertinent : elle a déjà permis la sélection de cultivars adaptés à des milieux et contraintes très variés.

La polyploïdisation fait partie des phénomènes naturels et spontanés impliqués dans l’évolution des plantes. Elle s’est également produite lors de la domestication des végétaux en vue de leur culture.

Elle inspire donc les chercheurs et les sélectionneurs à la recherche de ‘variants’ drastiquement améliorés.

📖 Des articles récents rappellent des applications in vitro sur espèces fruitières et ornementales en lien avec une meilleure tolérance au stress hydrique. D’autres caractères d’intérêt esthétique ou fonctionnel (taille, morphologie, couleur, composition …) sont également décrits.

Polyploïdisation : de quoi s’agit-il ?

La polyploïdisation (« doublement chromosomique ») consiste à provoquer une multiplication du nombre de chromosomes par cellule, par ex sous l’effet d’agents chimiques qui agissent sur le cycle cellulaire en le perturbant à des stades précis.

Quels caractères recherchés via polyploïdisation ?

▶️ Les publications récentes insistent plus particulièrement sur la tolérance au stress hydrique conférée par divers caractères (ou combinaisons) tels que par ex :

• Des feuilles de formes et tailles différentes, et/ou plus pubescentes,
• Des feuilles plus épaisses (épiderme et/ou parenchyme palissadique plus développé),
• Des stomates en nombre ou densité réduits, dotés de cellules de garde plus grosses,
• Une photosynthèse et une assimilation du CO₂ accrues,

👉 Avec à la clé une diminution de l’évapotranspiration et/ou une récupération plus rapide après un stress hydrique.

▶️ D’autres intérêts sont rappelés tels que des modifications de la taille ou de la morphologie de la plante (ex : compacité …), de la taille de certains organes ou parties d’organes (ex : feuille, fleur, fruit, péricarpe …), de la couleur (ex : intensité), de la production (ex : biomasse), de la composition (ex : concentration en métabolites …), de la tolérance à des bioagresseurs, etc …

🍎 Chez le pommier, la majorité des cultivars est diploïde, mais certains sont triploïdes ou tétraploïdes. La polyploïdie est généralement associée à une augmentation de la taille des stomates, feuilles, fleurs et fruits, ainsi qu’une résistance à des stress abiotiques tels que sel ou sécheresse (voir le lien avec les stomates au § précédent).

Polyploïdisation et culture in vitro (CIV) : quels avantages ?

💡 La polyploïdisation est possible in vivo ou in vitro. Il peut s’avérer difficile d’obtenir un individu polyploïde uniforme et stable : en effet, dans certains cas, des secteurs ou des couches cellulaires présentent des niveaux de ploïdie différents ("mixoploïdes").

L’application in vitro sur cals* peut présenter des avantages : si une cellule dédifférenciée subit une polyploïdisation, sa redifférenciation pourra permettre la régénération d’un individu polyploïde uniforme et stable.

*[Sur la culture de cals in vitro, voir le post ici]

R&D en cours au laboratoire du Centre R&D de VEGEPOLYS VALLEY

🧪 In vitro, après traitement par un agent chimique et obtention de cals, notre objectif est de régénérer des plantules entières via organogénèse indirecte.

L’acclimatation (sortie ex-vitro) et la caractérisation du niveau de ploïdie** pourront alors être réalisées. Nos expérimentations sont en cours sur plusieurs espèces. (1 : chrysanthème, cal in vitro / 2 : chrysanthème, plantules ex-vitro après acclimatation / 3 : pommier, stomates  / 4 : chrysanthème, stomate)

🖐️ Vous êtes intéressé pour mettre en place ce type de démarche sur votre propre matériel végétal ? Contactez-nous !

anne.rodier@vegepolys-valley.eu

Anne Rodier - Paru le 28-02-2024

[ En direct de nos laboratoires] Comment créer de la diversité ? Focus sur une technique remarquable : la création de mutants in vitro, via laquelle nous venons d’obtenir des résultats intéressants. 

🌼🌿🌹🍏 Chez les espèces cultivées, la recherche de caractères nouveaux est constante. Elle concerne par définition les obtenteurs dans le cadre de programmes de création variétale, et également les producteurs qui recherchent des variations spontanées dans leurs cultures. Ainsi chaque année des variants intéressants deviennent de nouvelles variétés.

🧬 Ces variants peuvent provenir de mutation, un mécanisme crucial, naturel et spontané de l’évolution des espèces. Par conséquent, les chercheurs, sélectionneurs et laboratoires de R&D exploitent depuis longtemps la mutation chez les végétaux pour induire l’apparition de variants et augmenter la diversité génétique.

De quoi parle-t’on ?

🧬 La mutation est une modification du génome, rare, ponctuelle (une base de l’ADN), le plus souvent héréditaire.

La mutagénèse consiste à provoquer des mutations plus fréquentes par l’emploi d’agents physiques (rayons) ou chimiques dans une utilisation strictement encadrée au laboratoire. Un avantage en création variétale peut être de rechercher des améliorations "ponctuelles" à partir d’une variété déjà intéressante par ailleurs.

Quels caractères recherchés ?

👉 Quelle que soit l’espèce, la mutation étant par définition aléatoire, elle peut concerner tout type de caractère, esthétique, fonctionnel … (taille, port, tolérance à des stress, rendement, qualité, productivité, composition …).

📖 Chez le chrysanthème, un article récent relatif à la mutagénèse chimique met en évidence des variations esthétiques des ligules ("pétales" : taille, forme, couleur), des inflorescences (taille), de la précocité de floraison, de la taille de la plante, du feuillage (taille et morphologie) …

Mutants et culture in vitro (CIV) : quels avantages ?

🧪 La mutagénèse est possible in vivo (notamment sur graines) ou in vitro (la mutation est d’ailleurs une des explications de l’apparition des variants somaclonaux càd apparus au cours de la CIV).

En raison du caractère ponctuel des mutations, il peut s’avérer difficile d’obtenir un individu uniforme et stable. Dans certains cas, des secteurs ou des couches cellulaires présentent des différences morphologiques et génétiques : on parle de « chimères ».

👉 Le travail in vitro sur cals* peut s’avérer plus ciblé : si une cellule dédifférenciée subit une mutation, sa redifférenciation pourra permettre la régénération (par organogénèse indirecte) d’un individu muté uniforme et stable.

En cas de chimères, la multiplication de petits explants in vitro peut également permettre une stabilisation.

*[Sur la culture de cals in vitro, voir le post ici]

[R&D finalisée] Nous sommes fiers de ce développement réussi au laboratoire : sur chrysanthème, mutagénèse sur cals in vitro, régénération de plantes entières par organogénèse indirecte et acclimatation réussie.

Anne Rodier, Paru le 21-09-2023

Pourquoi ces questions ? L’espèce est dioïque : les fleurs mâles et femelles sont présentes sur des individus distincts.
La détermination "visuelle" du sexe d’un individu est complexe voire aléatoire car la maturité sexuelle survient à un âge tardif et extrêmement variable (15 à 30 ans).
Les individus femelles produisent des ovules abondants qui tombent à l’automne, rendent les sols glissants et se décomposent avec une odeur extrêmement nauséabonde ("odeur de vomi").

Les plaintes et litiges suite à ces nuisances en zone urbaine peuvent aller jusqu'à causer l’arrachage des arbres. C’est la raison pour laquelle les individus mâles sont choisis pour ce type de projets.
L’ampleur de cette problématique est telle qu’actuellement de nombreuses collectivités et entreprises du paysage retirent le Ginkgo de la liste des espèces choisies pour les parcs ou les alignements, malgré tout l’intérêt esthétique, culturel et symbolique du Ginkgo, ou sa réputation d’espèce sans pathologie ou ravageur, résiliente et d’une longévité exemplaire.

Les jardiniers particuliers, lorsqu’ils cherchent à acheter un arbre mâle, se voient le plus souvent répondre "une chance sur deux".

Le Centre R&D de VEGEPOLYS VALLEY réalise le sexage (mâle / femelle) via l’analyse de l’ADN de l’arbre ("tests PCR"), à partir de très petits échantillons (une feuille par arbre par exemple).

Plusieurs techniques sont utilisées pour la multiplication du Ginkgo ; dans ces différents cas, le sexage est intéressant pour garantir le sexe d’un individu, quel que soit son âge ou sa taille :
➡️ Semis d’ovules fécondés : le sexage permet de déterminer le sexe de chaque individu issu de semis à un stade précoce, et ainsi de sélectionner les mâles et contre-sélectionner les femelles pour les projets urbains,
➡️ Greffage de greffons issus d’arbres mâles sur porte-greffes issus de semis : le sexage permet de certifier le sexe mâle des arbres pour la commercialisation,
➡️ Multiplication végétative d’une variété clone mâle : le sexage permet de certifier le sexe mâle de la variété clone, de chaque individu de la parcelle de pieds-mères, voire de chaque arbre issu de multiplication végétative, pour la commercialisation.

Vous avez besoin d’un Ginkgo mâle garanti ? C’est désormais possible.

Contactez notre service : anne.rodier@vegepolys-valley.eu

Téléchargez la brochure Sexage du Ginkgo ici

Anne Rodier, Paru le 09-06-2023

Il existe de multiples utilisations des marqueurs moléculaires chez les végétaux : recherche de parenté, identification moléculaire des espèces par barcoding, identification des variétés et porte-greffes, études de traçabilité lors de la multiplication …

💡 Une autre application vise à accélérer la création et la sélection : c’est la SAM (Sélection Assistée par Marqueurs).

Les marqueurs peuvent en effet permettre une caractérisation rapide, précise, précoce, fiable et économique du matériel végétal. Ils sont utilisés par les obtenteurs pour accélérer leurs programmes de création variétale.

🧬 Le génome d’une espèce est constitué de l’ensemble de son patrimoine génétique, codé via son ADN (acide désoxyribonucléique).

Les marqueurs moléculaires sont de courtes séquences de l’ADN présentes naturellement dans le génome et utilisables pour rechercher des différences (polymorphisme).

Ils peuvent servir de repères, par exemple lorsqu’ils sont proches d’un gène intéressant et recherché, dans l’objectif d'assister la sélection classique et traditionnelle.

🔎 La sélection sur les seuls critères observables (phénotype) peut être longue et complexe pour les espèces à un cycle long, lorsque les caractères sont nombreux ou difficiles à évaluer, qu’ils s’expriment tardivement (longue phase juvénile) …

Elle peut également être limitante car seule une partie du patrimoine génétique (génotype) d’un individu s’exprime. Ainsi si un individu a deux allèles, l’allèle dominant s’exprimera mais pas le récessif ; or si c’est le récessif qui confère le caractère intéressant, savoir le repérer est utile pour l’exploiter à la génération suivante par exemple.

🧬 A l’inverse, la sélection sur le génotype grâce à la SAM peut être plus avantageuse dans de nombreux cas : espèces à croissance lente ou fort encombrement (arbres), caractère contrôlé par un allèle récessif, d’expression tardive (qualité du fruit chez les espèces à phase juvénile longue), difficile ou long à évaluer (résistance à certaines maladies) …

Un autre avantage est de pouvoir réaliser un prélèvement précoce et non destructif d’un petit fragment sur une très jeune plante, d’en extraire l’ADN et de rechercher les marqueurs liés à plusieurs caractères simultanément.

Le progrès des technologies de marquage permet des analyses de plus en plus rapides sur des effectifs d’échantillons de plus en plus grands, à des coûts de plus en plus intéressants.

On conçoit bien l’avantage par exemple par rapport à des évaluations nécessitant plusieurs individus pour plusieurs répétitions et plusieurs criblages : gain de temps, de ressources, d’espace, avantage financier …  

⏩ Lorsqu’un marqueur moléculaire lié à un caractère d’intérêt est mis en évidence, celui-ci peut être utilisé pour la sélection. Par exemple si le marqueur M a été décrit chez le parent A comme lié à un trait recherché et que l’analyse du parent B ne révèle pas M, la descendance [A x B] pourra être analysée et triée pour la présence / absence de M et seuls les individus ayant hérité de M seront conservés.

Plus le marqueur est proche de la région génétique contrôlant le caractère d’intérêt, plus cette sélection sera efficace ; si le marqueur est situé à l’intérieur même de la région contrôlant le caractère, l’efficacité sera maximale.

 (Anne Rodier – Ce texte a été publié sous forme résumée dans le Numéro n° 433 de Réussir F&L, déc 2022, « Dossier Pomme : des variétés résistantes à portée de main »)

Anne Rodier, Paru le 30-09-2022

Le saviez-vous ? Une variété de pommier ne s’auto-pollinise pas 

En effet, la pollinisation d’un pommier n’est possible qu’avec le pollen d’un autre individu qui de plus doit être génétiquement compatible.

Chez un pommier, la croissance des tubes polliniques issus de ses propres grains de pollen est en effet inhibée dans le style de ses propres fleurs via un mécanisme de reconnaissance contrôlé génétiquement.

Ce mécanisme est appelé « auto-incompatibilité gamétophytique » (GSI), et plus de 50 allèles* différents ont été décrits (ces allèles « S-RNase » sont numérotés : S1, S2, S3 …, S50, S51).

*Les allèles sont des formes différentes d’un même gène (séquences différentes d’ADN).

Un exemple concret avec ‘Golden Delicious’

Les variétés diploïdes portent chacune deux allèles S (par ex S2 et S3 pour ‘Golden Delicious’ : son génotype est S2/S3).
Selon leurs allèles respectifs, deux variétés peuvent être incompatibles (si elles portent deux allèles identiques), semi-compatibles (un allèle identique / un allèle différent), ou complètement compatibles (deux allèles différents).
Par exemple ‘Golden Delicious’ (S2/S3) sera incompatible avec une autre variété ‘X’ également S2/S3 (deux allèles en commun : S2 et S3), partiellement compatible avec une variété ‘Y’ S2/S4 (un allèle en commun : S2 / un allèle différent : S4) et complètement compatible avec une variété ‘Z’ S4/S5 (deux allèles différents).
 

Quelles conséquences sur la production et la qualité au verger ?

La connaissance de ces allèles S pour chaque variété fruitière est donc cruciale pour la production des vergers ; pourtant ce point fondamental est moins connu que la problématique des insectes pollinisateurs.

En pratique, l’incompatibilité engendre l’absence de fruits ; la semi-compatibilité quant à elle peut générer des pertes de rendement et une moindre qualité (fruits déformés, composition biochimique et fermeté altérées …).
 

Qu’est ce qui fait une bonne variété pollinisatrice en verger ?

Bien sûr un calendrier de floraison large et adapté à celui la variété à cueillir ainsi que des fleurs nombreuses, attractives pour les insectes et un pollen abondant sont nécessaires.

Mais surtout la compatibilité génétique avec la (les) variété(s) du verger est impérative ; elle est conditionnée par les allèles S de chacune des variétés présentes.

Les « pommiers sauvages » ou « d’ornement » encore appelés « pommiers fleurs » (« crabapple », par ex Malus floribunda, Malus pumila …) sont souvent utilisés comme pollinisateurs en raison de leurs allèles S « rares » (par rapport aux variétés fruitières) et qui sont donc garants d’une compatibilité étendue voire maximale.
 

Comment connaître les allèles S de vos variétés ?

Les allèles S peuvent être déterminés par des analyses moléculaires à partir de petits échantillons végétaux et depuis 2019 c’est une des spécialités du CENTRE R&D de VEGEPOLYS VALLEY qui a développé l’expertise permettant ces analyses afin de déterminer de quels allèles une variété est porteuse, et donc avec quelles autres variétés elle se montrera compatible, semi-compatible ou incompatible.

Dans certains cas, pour les variétés anciennes des données publiées existent, mais attention : différents auteurs ont pu recourir à différentes nomenclatures d’allèles (ex : un allèle S2 chez un auteur pourra s’appeler S6 chez un autre, ce qui est source d’erreurs et de conclusions erronées en termes de compatibilité).
 

Quels nouveaux développements au CENTRE R&D de VEGEPOLYS VALLEY en 2022 ?

Suite à un appel à nos réseaux lancé en 2021 afin de sourcer des échantillons de différents pollinisateurs, notre équipe a poursuivi ses travaux dans le but de savoir identifier davantage d’allèles.

Grâce à ce sourcing, cette année, l’allèle S50 a été identifié pour la première fois dans notre laboratoire.
 

Autre bonne nouvelle : ces analyses sont dorénavant possibles à partir de feuilles, de bourgeons, de bois … mais aussi à partir de fruits – c’est-à-dire en toute saison, même lorsqu’il n’y a plus de feuilles sur les arbres ! ☺

N’hésitez pas à nous contacter à ce sujet : Anne Rodier / 06 83 22 07 17

N.B. : D’autres articles en lien avec ce sujet sont disponibles plus bas sur cette page (pommier et abricotier).

En 2021, le service de Phytodiagnostic a reçu 770 échantillons réparties sur 110 espèces végétales différentes avec notamment des espèces atypiques : reseda, vanille et sequoia.

▶️ Parmi les 770 échantillons analysés, la majorité concerne la catégorie des espèces potagères (55%) suivies des céréales (18%).

En particulier, les principales espèces végétales travaillées en 2021 sont le maïs (14%), la tomate (8,7%) et la betterave (7,5%).

  ▶️ Les échantillons proviennent autant de Bretagne, de Corse que du Maine et Loire et correspondent bien sûr  aux zones de production.

▶️ Sous notre latitude, les demandes en diagnostic concernent principalement l’identification d’agents fongiques (40%). Ces analyses sont réalisées par isolement du pathogène sur milieu de culture, repiquage puis caractérisation du genre avec des clés d’identification au microscope, et de l’espèce par barcoding (biologie moléculaire).

Les virus représentent 25% des diagnostics. L’identification de la famille virale se fait par microscopie électronique, ou plus simplement par RT-PCR (biologie moléculaire). De plus en plus d’amorces moléculaires sont disponibles dans les articles scientifiques. Cela permet de gagner du temps et mieux cibler la recherche de l’espèce virale ensuite par ELISA (immunologie).

Les bactéries représentent 11% des demandes. On observe aussi 20% de demandes mixtes, souvent fongiques et bactériennes, et quelques demandes d’identification de nématodes.

▶️ Nos "détectives" en phytopathologie ont rencontré cette année des micro-organismes non observés jusqu’à présent par notre équipe :

- Pelargonium Zonate Spot Virus (Anulavirus répertorié sur aubergine)
- Pectobacterium carotovorum subsp brasiliense (agent chancre bactérien de la tomate)
- Gaeumannomyces radicicola (mycète répertorié sur maïs)

> Pythium kashmirensis (haricot)
> Pythium heterothallicum (épinard)
 

▶️ Afin de perfectionner nos réponses, nous réalisons régulièrement des développements technologiques. Cette année, nous avons accueilli un étudiant en Master 2 de l’Université d’ANGERS lors des ateliers expérimentaux du VEGLAB.

Le développement des tests PCR pour la caractérisation des Fusarium oxysporum répertoriés sur tomate (Fusarium oxysporum f. sp radicis lycopersici et Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici races 0, 1 et 2) ainsi que la détection du Rhabdovirus PhCMoV (Physostegia Chlorotic Mottle Virus) était au programme.

En savoir plus : Service Phytodiagnostic du CENTRE R&D

Paru le 22-02-2021

Le service phytodiagnostic du CENTRE R&D de VEGEPOLYS VALLEY offre une identification ciblée ou globale des pathogènes présents sur vos cultures. Bactéries, champignons, virus sont caractérisés et identifiés, au niveau du genre et jusqu’à l’espèce par séquençage selon vos demandes. L’expertise depuis 10 ans s’est étoffée et les outils sont nombreux et adaptés.

En 2020, le service de Phytodiagnostic a reçu 495 échantillons et travaillé sur 80 espèces végétales différentes avec notamment des espèces atypiques : kumquat, sorgho, aeonium et ginseng.

Les analyses fongiques ont représenté 27% des demandes, 25% pour les virus, 7% pour les bactéries et 2 % pour les nématodes. Le total inférieur à 100% s’explique par une recherche multi-agents sur certains échantillons (fongique et bactérienne, ou bactérienne et virologique par exemple), plusieurs microorganismes pouvant entrainer la même symptomatologie.

Les virus représentent une demande d’analyse en croissance.

Certaines problématiques sont récurrentes d’année en année, comme les virus des curcubitacées et des solanacées ou les pythium.

En 2020, nous avons rencontrés les problématiques suivantes plus fréquemment : le Pythium du haricot et de l’épinard, les Virus de la carotte du pois et de la laitue, et les xanthomonas des solanacées.

Nos "détectives" en phytopathologie enquêtent sans relâche : tous les ans, ils rencontrent de nouveaux microorganismes qui viennent au fil du temps compléter leur tableau de chasse (liste non exhaustive). En 2020, nous avons identifié :
- Brennaria nigrifluens (agent du chancre bactérien du noyer)
- Carrot Mottle Virus (Umbravirus répertorié sur Daucus Carota)
- Carrot Thin Leaf Virus (Potyvirus répertorié sur Daucus Carota)
- Phytopythium helicoides et Phytopythium vexans (Oomycète)
- Phomopsis helianthi (agent du chancre du Tournesol)

Les principales espèces végétales travaillées en 2020 sont le haricot (11,5%), la tomate (11%) et l’épinard (7%).

Pour perfectionner nos réponses, nous réalisons régulièrement du développement technologique. Cette année, nous avons accueilli des étudiants en Master 2 de l’Université d’ANGERS lors des ateliers expérimentaux du VEGLAB. Le développement de RT PCR pour la détection de certains virus était au programme et des résultats ont notamment été obtenus pour la détection des Umbravirus et du virus EMDV (Eggplant Mosaic Dwarf Virus).

Les beaux jours arrivent, ayez le réflexe de contacter ce service de phytodiagnostic pour ensuite bien protéger vos plantes.

En savoir plus : Service Phytodiagnostic du CENTRE R&D

Paru le 07-12-2020

Un Service avec une offre complète en phytodiagnostic

Depuis 10 ans, le service Phytodiagnostic du CENTRE R&D de VEGEPOLYS VALLEY identifie pour les producteurs, semenciers, espaces verts, particuliers … les agents pathogènes responsables des dégâts sur les cultures.

Son expertise complète permet d’identifier champignons, bactéries, virus et nématodes. Près de 500 analyses de phytodiagnostic sont réalisées par an, et plus de 250 espèces végétales ont été étudiées. Ce métier de phytiatre demande une longue expérience de la reconnaissance sous microscope des structures, spores, mycéliums des agents fongiques, mais aussi de s’adapter aux nouvelles technologies moléculaires qui permettent de plus en plus d’identifier par barcoding l’espèce de pathogène en cause.
 

De nouvelles méthodes pour l’identification des virus

Les virus représentent 30% des demandes, et ils sont le plus souvent identifiés par la méthode immunologique Elisa. Mais dans certaines cultures, telles que la tomate ou le haricot, le nombre de phytovirus pathogènes est très important et l’identification peut prendre du temps. Dans d’autres cas comme certains virus de la carotte, il n’existe pas d’Elisa disponible. D’autres méthodes ont donc été développées, pour cibler les familles virales d’abord, afin de gagner du temps pour l’identification du genre viral.

• La microscopie électronique permet en effet de reconnaître visuellement la forme des particules virales (icosaèdre, flexueuse, en bâtonnet …) et d’orienter le diagnostic vers une famille de virus.

• La RT-PCR permet aussi de cibler, selon les symptômes observés, des genres ou espèces viraux : en utilisant des protocoles qui permettent d’amplifier par PCR, grâce à des amorces spécifiques, des régions du génome du viral et de les identifier en les comparant à des bases de données.

Le laboratoire a ainsi développé des amorces spécifiques pour identifier une dizaine de familles virales (tobamovirus, tospovirus, potyvirus…), mais ne dispose pas d’amorces spécifiques pour identifier, notamment, certains virus de la carotte.
 

Des ateliers expérimentaux

Des ateliers expérimentaux VEGLAB du MASTER 2 BIOLOGIE VÉGÉTALE Parcours Gestion de la Santé des Plantes (responsable Thomas Guillemette) de l’Université d’Angers sont organisés chaque année afin que les étudiants apprennent à répondre à une problématique en phytopathologie, à construire un protocole, à le mettre en œuvre, à saisir les résultats et analyser les données.

Le service Phytodiagnostic a accueilli depuis le 6 octobre, pour 8 semaines, 5 étudiants encadrés et formés par Lionel Vandekerckhove, chargé de réalisation en phytodiagnostic, afin de reproduire un protocole publié dans la littérature scientifique et de développer un mode opératoire en vue de la détection des Umbravirus de la carotte. Les premiers résultats sont concluants et les étudiants ont pu se rendre compte que reproduire un protocole de la littérature scientifique demande des adaptations…

Anne Rodier, Responsable Service Création Variétale - CENTRE R&D de VEGEPOLYS VALLEY
Paru le 06-11-2020

Dans deux articles précédents, nous avions évoqué la reproduction du pommier et la question cruciale de la compatibilité en croisement et de ses répercussions pour l’hybridation, le développement variétal et la production des vergers.

Mais qu’en est-il de l’abricotier, appartenant également à la famille des Rosacées ?

Le système d’auto-incompatibilité gamétophytique (GSI) est très largement présent dans le règne végétal ; il empêche l’autofécondation et favorise les croisements entre individus différents.

Il est contrôlé génétiquement par une région spécifique du génome (locus S) comportant au moins deux gènes liés, exprimés au niveau du pistil (♀) et du pollen (♂). L’interaction incompatible se produit lorsque la croissance du tube pollinique (♂) dans le style (♀) est inhibée par une réaction enzymatique, empêchant la fécondation de l’ovule et donc la fructification.

Au vu des ressources génétiques sauvages, on estime que l’abricotier est naturellement auto-incompatible ; pourtant, la plupart des cultivars européens traditionnels sont auto-compatibles et donc auto-fertiles.

Au cours des dernières décennies, l’introduction de géniteurs nord-américains dans les programmes de création variétale a engendré l’apparition de nouveaux cultivars auto-incompatibles et présentant donc des besoins en pollinisateurs spécifiques et parfois inconnus.

L’étude de la compatibilité des variétés est donc cruciale pour la conception de vergers productifs. Ce besoin est accentué dans les zones dans lesquelles les hivers deviennent moins marqués, surtout pour les variétés présentant des besoins en froid importants, car les variations annuelles menacent la coïncidence des floraisons des cultivars et de leurs pollinisateurs.

Chaque variété porte deux allèles (formes d’un gène), baptisés de différents numéros ou lettres : S₁, S₂ … Plus de 30 allèles d’auto-incompatibilité ont été décrits ; les variétés portant deux allèles identiques sont inter-incompatibles, tandis que les variétés portant au moins un allèle différent sont inter-compatibles. Un allèle d’auto-compatibilité (auto-fertilité) a par ailleurs été décrit ; il provient d’une insertion dans un des gènes du locus S. Les variétés portant cet allèle sont auto-compatibles et donc auto-fertiles ; elles ne nécessitent donc pas de pollinisateur et sont les plus recherchées.

Différentes méthodes d’étude de la compatibilité des variétés ont été décrites :
• Au verger par ensachage, castration, pollinisation manuelle et suivi de la fructification ; mais la méthode est soumise aux aléas environnementaux et exigeante en ressources et en temps et à la période clé des hybridations,
• Au laboratoire à partir de fleurs issues du verger avant anthèse et cultivées en conditions semi-in vivo, par pollinisation manuelle et observation de la croissance des tubes polliniques au microscope à fluorescence après fixation et coloration ; cependant la méthode nécessite une proximité entre verger et laboratoire, et elle reste dépendante de la floraison et exigeante en main d’œuvre,
• Au laboratoire par analyse de l’ADN de feuilles, par PCR (amplification de l’ADN et analyse grâce à des marqueurs moléculaires), et les avantages sont nombreux : affranchissement des aléas environnementaux et de la floraison, expédition possible à un laboratoire distant (kits de prélèvement fournis), réalisation très précoce (très jeunes plants, phase juvénile), analyse de grandes séries (techniques automatisables voire robotisables), rapidité et fiabilité…

Pour les obtenteurs, cette information permet de rationaliser les plans de croisements, d’abord en évitant les hybridations promises à l’échec, ensuite en choisissant le mode de croisement adapté (castration ou non) et enfin en permettant une sélection ciblée pour le caractère auto-fertile très recherché.
Pour les éditeurs, elle permet la communication de caractéristiques essentielles des variétés (autofertilité ou choix de pollinisateurs adaptés).
Pour les producteurs, elle peut permettre a priori la conception de vergers plus productifs ou a posteriori une meilleure compréhension de l’origine de certains problèmes.

Paru le 18-06-2020

Un article récent consacré à l’utilité des marqueurs moléculaires pour la production et l’amélioration des espèces ornementales passe en revue les différentes technologies de marqueurs disponibles ainsi que leurs applications.

C’est l’occasion pour nous de rappeler qu’en dépit d’un nombre considérable d’espèces extrêmement diverses recouvrant une large gamme de familles botaniques, les ornementales ne sont pas « orphelines » en matière de marqueurs moléculaires. A côté de quelques ‘modèles’ (rosier par exemple), de très nombreuses autres espèces ont déjà fait l’objet de publications très intéressantes en ce qui concerne le développement des connaissances, mais surtout les applications pour la création variétale.

Les applications listées par cette revue récente sont les suivantes :
- L’analyse des relations génétiques (exemples cités : bougainvillier, canna, Dendrobium, glaïeul, hibiscus, oeillet, œillet d’Inde) ;
- L’évaluation de la diversité génétique et l’identification variétale (ex : bougainvillier, chrysanthème, Dendrobium, lys, orchidée faucheuse, souci) ;
- L’analyse de la pureté génétique (ex : Calibrachoa, lys, Dendrobium, hibiscus, œillet, petunia) ;
- L’identification moléculaire par barcoding (ex : orchidées, pivoine, tubéreuse) ;
- La cartographie et l’identification de gènes (ex : chrysanthème, œillet, rose d’Inde, rosier) ;
- La sélection assistée par marqueurs (ex : gentiane, lilas de l’Inde, rosier)
- Le développement de cartes de liaison génétique (ex : Dendrobium, lys asiatique, rosier) ;
- L’application à la culture de tissus in vitro (ex : anthurium, Dendrobium, gerbera, glaïeul, Hydrangea, lys, œillet).

Dans la littérature scientifique étrangère, nous avons repéré ces dernières années des articles relatifs à des marqueurs moléculaires concernant une large liste d’espèces ornementales faisant l’objet de programmes de création variétale en France : bougainvillier, camélia, clématite, chrysanthème, hortensia, lilas des Indes (Lagerstroemia), orchidées, pivoine, rosier…

Pour plusieurs de ces espèces, des liaisons avec des caractères d’intérêt ont même été établies. On peut citer la clématite (marqueurs associés à la résistance aux fortes températures), l’hortensia/hydrangea (marqueurs liés aux caractères inflorescence en boule ou plate d’une part et fleur simple ou double d’autre part), le lilas des Indes (marqueurs liés à deux gènes impliqués dans le caractère port rampant), le chrysanthème (marqueurs liés à la précocité de la floraison et au diamètre du capitule)…

Dans d’autres articles à venir, nous reviendrons plus en détail sur ces applications possibles des marqueurs moléculaires pour les producteurs et obtenteurs d’espèces ornementales.

Paru le 21-04-2020

La qualité du fruit est un critère primordial dans les programmes de création variétale. Dans un article publié cette année, une équipe italienne a étudié le rôle de la morphologie des cellules de la chair et de la génétique dans deux paramètres de la qualité des pommes : jutosité et texture. Leurs analyses combinent de multiples techniques (extraction de jus, analyse de texture, microscopie et mesures sur cellules isolées, analyses moléculaires, imagerie par micro-tomographie, analyse sensorielle), appliquées à 14 accessions (CIV323, FEM16, Fuji, Golden Delicious, Gradisca, Kizuri, Lumaga, Minneiska, MN55, Red Delicious, Royal Gala, UEB32642, UEB6581, Y102).

Les auteurs mettent en évidence une forte corrélation positive entre forme des cellules et volume inter-cellulaire : les variétés à cellules circulaires présentent un espace inter-cellulaire réduit, tandis que celles à cellules angulaires montrent un espace inter-cellulaire plus important. La forme des cellules était associée à la jutosité, et la fermeté à la taille des cellules.

Le gène MdPG1 (Polygalacturonase 1, chromosome 10) joue un rôle essentiel dans les processus de désassemblage des parois cellulaires lors de la maturation et dans la texture du fruit. Il est déjà utilisé par les programmes de création variétale pour la qualité de la pomme. Les pommes les plus juteuses présentaient à la fois une forte proportion de cellules rondes et l'allèle de MdPG1 associé à une faible vitesse de ramollissement.

En résumé, la qualité de la pomme est un caractère complexe. Jutosité et texture initiales et au cours de la conservation conditionnent le succès commercial ; ces facteurs sont sous l'influence combinée de la morphologie cellulaire et de l'activité du gène MdPG1 au cours du stockage.

Après cette preuve de concept, des perspectives intéressantes émergent pour développer davantage de connaissances sur davantage de variétés et de géniteurs, ainsi que des outils pour assister la sélection pour la qualité.

Paru le 01-04-2020

Le pommier est allogame : l’espèce présente une auto-incompatibilité pollinique empêchant l’auto-fertilisation via un mécanisme de reconnaissance pollen-pistil qui inhibe sélectivement la croissance des tubes polliniques reconnus par le pistil comme ‘self’ (identiques). Ce système est contrôlé par le locus «S», avec une série d’allèles d’auto-incompatibilité (S1, S2, S3 … S47 par ex). Un parent porteur des allèles S1/S2 sera incompatible avec un autre parent S1/S2, semi-compatible avec un parent S1/S3 et complètement compatible avec un parent S3/S4.

Mais pour la création variétale, l’impact des allèles S est également crucial.

1/ Que se passe t’il lorsqu’un hybrideur ne connait pas les allèles S de ses géniteurs ? A partir de parents complètement incompatibles, il n’obtiendra aucun hybride, à partir de parents semi-compatibles, il n’obtiendra que 50 % des croisements attendus. Ces situations peuvent être évitées par l'analyse de quelques cm² de feuilles.

2/ Que se passe t’il lorsqu’un obtenteur utilise comme parent donneur d’un caractère d’intérêt une variété possédant un allèle identique à celui d’une variété pollinisatrice ? Les Malus floribuna sont des pollinisateurs bien connus ; cette espèce est également la source de caractères d'intérêt tels que la résistance à la tavelure (locus Rvi6 ou Vf) et au puceron cendré. Les hybrides obtenus à partir de M. floribunda pourraient donc nécessiter des pollinisateurs différents et il est important de prendre en compte ce point dans la stratégie amont (hybridation) et aval (développement).

3/ Que se passe t’il lorsqu’un obtenteur sélectionne pour des caractères contrôlés par des gènes proches du locus S ? Celui-ci est situé sur le chromosome 17, il est proche du locus Rvi5 ou Vm impliqué dans la résistance à la tavelure (l’allèle conférant la résistance est lié à l’allèle S41 de 'Murray'). Récemment, un chercheur a étudié l’impact de la prise en compte des allèles S sur la sélection pour la résistance à la tavelure. Il a montré que selon le choix du type de croisements (allèles S et choix du sens d’hybridation), le pourcentage de descendants résistants à la tavelure peut être de 3 %, 50 % ou 97 % !

CQFD : Oui, la détermination des allèles S et la prise en compte de cette information dans la stratégie de création variétale sont primordiales.

Paru le 19-03-2020

La pollinisation contribue au rendement et à la productivité du verger. L'aspect quantitatif est majeur, en raison de l’impact du nombre de fruits sur le volume de production. L’aspect qualitatif ne doit pas être négligé car la pollinisation influe sur la taille, la forme et la classe des fruits à l’agréage. Un effet de la pollinisation sur la composition des fruits et leur fermeté a également été montré.

Les insectes pollinisateurs sont souvent évoqués comme facteurs majeurs et limitants de la pollinisation. Pourtant le paramètre capital est intrinsèque au pommier lui-même.

Ce facteur crucial est en effet le système génétique d’auto-incompatibilité du pommier (« auto-incompatibilité gamétophytique due aux allèles S-RNase »).

L’espèce est quasi exclusivement auto-incompatible : un pommier ne s’auto-pollinise pas. Mais que se passe-t-il entre deux variétés différentes ?

Selon les allèles « S » dont elles sont porteuses, les variétés seront complètement compatibles, semi-compatibles ou complètement incompatibles. La compatibilité complète est la situation idéale pour la production tant sur le plan quantitatif que sur le plan qualitatif. La semi-compatibilité a un impact sur le plan quantitatif et qualitatif (risque de déformation des fruits). L’incompatibilité est évidemment la pire des situations au verger.

Alors comment identifier les allèles « S » d’une variété afin de déterminer la compatibilité par rapport à d’autres variétés ou en vue de choisir un pollinisateur adapté ? Et comment éviter de croiser des variétés incompatibles lorsque l’on est obtenteur ou hybrideur afin d’optimiser son programme de création variétale ? Grâce à des marqueurs moléculaires, quelques cm² de feuilles suffisent.

Pour en savoir plus ou connaitre les prestations liées à ce sujet, contactez notre experte Anne Rodier.