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Q/R sur l'amélioration des plantes

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QUELS OUTILS POUR
LES SELECTIONNEURS MODERNES ?

L'Homme a toujours su tirer parti de la richesse des espèces végétales, de leurs aptitudes à fournir des produits qui lui étaient utiles, et de leur capacité à être améliorées génétiquement.

Depuis les débuts de l'agriculture, l'Homme sélectionne les plantes pour tenter de les adapter à ses besoins en termes de rendement, de qualités gustatives, d'usages agricoles,…

La sélection a débuté il y a environ 10 000 ans, lorsque l'Homme s'est mis à cultiver des plantes pour assurer ses besoins alimentaires. A cette époque, il a amélioré les plantes qu'il utilisait en conservant et en reproduisant les plus belles et les plus productives. Ainsi, le maïs était cultivé sur les hauts plateaux du Mexique 5 000 ans avant J-C. A cette époque, l'épi mesurait 2,5 centimètres. Il dépasse aujourd'hui 30 centimètres. Ce gain est dû au travail incessant de l'Homme pour améliorer les espèces qui lui sont utiles.

Vers 600 ans avant J-C, nos ancêtres sélectionneurs ont cultivé le colza, plante issue du croisement naturel du chou et de la navette. Ce croisement a conféré au colza une bonne teneur en huile ce qui, dès l'origine, en a fait une plante très utile.

Et aujourd'hui, quels sont les objectifs de l'amélioration des plantes, les techniques disponibles pour les sélectionneurs ? Ce dossier fait le point sur l'évolution de la sélection variétale.

 

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SOMMAIRE du dossier

   1- Les défis de l'amélioration des plantes
   2- Expérimentation au champ et génétique, des outils complémentaires
   3- La diversité génétique, matière première du sélectionneur
          L'ADN
          Les gènes
          Les protéines
   4- La sélection classique
   5- De nouvelles technologies pour optimiser ces procédés classiques
          L'électrophorèse
          La PCR

 

1- Les défis de l'amélioration des plantes

Les bénéfices apportés par l'amélioration des plantes sont significatifs dans quatre domaines majeurs :

  • La qualité des produits
  • La performance des plantes
  • La préservation de l'environnement
  • Les réponses aux besoins et aux contraintes des industries agroalimentaires

La qualité des produits. Les sélectionneurs sont parvenus à la fin des années 60 à supprimer l'acide érucique des graines de colza, car c'est un acide gras qui présente peu d'intérêt sur le plan nutritionnel. De la même façon, on sélectionne le tournesol, le maïs et de nombreuses espèces pour améliorer dans différentes variétés, la teneur et la nature des protéines, des huiles, des sucres. Enfin la qualité sanitaire des plantes et des graines est un axe essentiel de sélection qui vise à éliminer ou diminuer tout composé toxique, nuisible, inadapté ou incompatible avec une utilisation industrielle ou alimentaire.

L'augmentation des quantités produites a été d'abord l'objectif principal des sélectionneurs. Dans la sélection de toutes les espèces végétales, les sélectionneurs recherchent donc à s'adapter aux facteurs qui limitent les rendements : stress dus à la chaleur, à la sécheresse, au froid ; maladies (champignons, bactéries, virus…) et parasites (insectes) ; casse ou verse des tiges et des plantes, …

Le potentiel de production des espèces végétales peut également être accrû par une amélioration de la physiologie des plantes : augmentation de la photosynthèse, de la capacité à mobiliser les réserves vers les parties utiles de la plante : grains, racines…

On demande de plus en plus à l'agriculture de respecter l'environnement, de fournir des matières premières pour des activités industrielles, et de produire des molécules à usage pharmaceutique. Les sélectionneurs prennent en compte ces nouvelles demandes afin, par exemple, de permettre à partir des plantes la production d'énergie, de substances transformées à usage non alimentaire, de vaccins ou de médicaments.

Aujourd'hui, pour atteindre ces différents objectifs situés à des niveaux d'exigence élevés et de plus en plus diversifiés, les sélectionneurs doivent faire la synthèse de l'ensemble des connaissances : physiologie et biologie des plantes (modes de reproduction, parasites…), de leurs aptitudes à la transformation (valeur boulangère pour le blé, valeur brassicole pour l'orge…) et des mécanismes de la génétique (localisation et fonctions des gènes).

Les sélectionneurs répondent aussi aux besoins et aux contraintes techniques des industriels de l'agroalimentaire. La qualité de la récolte, son état sanitaire, l'homogénéité des lots, l'aptitude des lots à la conservation, les qualités technologiques pour la transformation et les utilisations (boulangerie, biscuiterie, trituration…) sont des facteurs de sélection de plus en plus importants.

 

 

 

2- Expérimentation au champ et génétique, des outils complémentaires

L'expérimentation au champ est indispensable pour évaluer les nouvelles variétés en conditions réelles de culture, prenant en compte la diversité des sols et des conditions climatiques, la compétition entre plantes, la pression de maladies et de parasites…

La génétique présente un intérêt fondamental dans la sélection classique.

  • Elle aide à comprendre le fonctionnement des plantes et l'évolution des espèces.
  • Elle contribue à mieux évaluer la biodiversité et donc à mieux la gérer.
  • Elle favorise l'optimisation des procédés classiques de création variétale.

 

 

 

3- La diversité dans le monde végétal

Chez les végétaux, il existe non seulement une abondante diversité des espèces, sauvages ou cultivées (=biodiversité), mais également de très nombreuses variantes entre les individus au sein d'une même espèce (=variabilité génétique). C'est cette diversité génétique, inter et intra espèces, qui constitue la matière première du sélectionneur pour créer de nouvelles variétés. De plus, par le travail de croisement et de recombinaison, il enrichit considérablement la variabilité génétique de chaque espèce. Ainsi, Maïsadour Semences a lié plusieurs milliers d'hybrides et de ligées conservées dans sa banque de gènes.

L'ADN (acide désoxyribonucléique)

L'ADN présente une structure en double héliceL'information génétique est rassemblée dans les chromosomes, constitués d'une molécule d'ADN très longue, compactée sur elle-même. Cette molécule d'ADN est composée de 2 "fils" ou brins complémentaires le long desquels se succèdent 4 composants chimiques ou bases nommées : Adénine, Thymine, Cytosine, Guanine.

Les 2 "fils" s'enroulent sur eux-mêmes en formant une double hélice et sont reliés par les liaisons chimiques qui se créent entre les bases. Ainsi, chaque base sur un des "fils" possède sa base complémentaire sur l'autre "fil" : A et T sont complémentaires, ainsi que C et G. Ces bases s'organisent 3 par 3, formant ainsi des mots de 3 lettres (ATG, CTG, GTG,…) appelés codons. La succession de codons forme un immense texte qui constitue le programme génétique.

Les gènes

Un gène est une portion de la molécule d'ADN. Il comporte de nombreux codons qui se succèdent selon un ordre précis, constituant une sorte de phrase ou séquence, délimitée par des signaux de début et de fin.

Chaque codon (ACG par exemple) correspond à un acide aminé ("AA"). La succession des codons d'un gène ordonne la fabrication d'un enchaînement d'acides aminés qui constituent une protéine. On dit "qu'une séquence code pour une protéine ". Il existe au sein des gènes et entre les gènes des parties non codantes. Seules les parties codantes, à l'intérieur d'un gène, détiennent l'information pour la fabrication d'une protéine.

Les protéines

Assurant l'essentiel des fonctions de la cellule, elles jouent des rôles de structure (architecture de la cellule…) et de fonctionnement (hormones, enzymes, récepteurs…). Leur présence participe à l'élaboration des caractères d'un individu (la couleur de la fleur, la résistance à une maladie, la forme des feuilles…). Certains caractères sont gouvernés par un gène : ils sont monogéniques. D'autres par plusieurs gènes : ils sont polygéniques.

Au sein d'une même espèce, les individus possèdent tous le même ensemble de gènes, organisés selon un ordre particulier sur les chromosomes, le génome. Cependant, ces gènes présentent des variantes selon les individus, ce qui explique la grande diversité observée à l'intérieur d'une même espèce.

 

 

 

 

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Date de création: 15 juin 1999- Dernière mise à jour: 6-jui-07