Atelier 2

Quel est le rôle de l’amélioration génétique
 des espèces maraîchères et fruitières
     dans la limitation des...
LES ESPECES MARAICHERES
Quelques caractéristiques des cultures maraîchères

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En France ...
Quelques caractéristiques des cultures maraîchères




Exploitations très hétérogènes (taille, technicité, mise en marché)...
Quelques caractéristiques création variétale :


      Quelques caractéristiques création variétale :

Europe : > 30 obten...
Amélioration génétique
et limitation des intrants en horticulture lato sensu :
                  Fruits et Légumes


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Diversité espèces/diversité bioagresseurs/
             diversité méthodes de lutte
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Sélection dynamique pour la résistance aux bioagresseurs

Nombre de résistances aux bioagresseurs dans les cultivars de to...
Evolution réglementation phytosanitaire



Evolution de la réglementation phytosanitaire depuis
20 ans

•1990-2010 : divis...
Recherches en cours
                                   sur la lutte génétique en cultures maraîchères :

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Recherches en cours
     sur la lutte génétique en cultures maraîchères :

Préserver la durabilité des résistances
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LES ESPECES FRUITIERES
Données Générales – Production Fruitière Française

La production fruitière française
• Les volumes situent la France parm...
Les évolutions récentes

Certains petits fruits comme la framboise ou la fraise
progressent grâce à l’organisation de la p...
L’innovation variétale reste le moteur principal de
l’évolution des productions
       • Nouvelles variétés de pêches (gam...
Quelques caractéristiques création variétale :

Europe : peu obtenteurs privés ( mais nombreux aux USA) et une
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Résistance aux bio agresseurs
•thématique peu ou non prise en compte
par les sélectionneurs privés
•contrainte forte avec ...
Prunus
          Objectifs des programmes de création variétale à l’INRA
Thématiques                  Pêcher        Abrico...
Pêcher - résistance aux bio agresseurs
 à court terme :
 - exploitation conjointe de résistances
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espèce
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  proche
    du
  Pêcher



Prunus davidiana (clone P 1908) : résistant à l’oïdium,
au puceron vert, à la...
Localisation des Régions du génome (QTL) liés
             à la résistance à la sharka chez l’abricotier
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Perspectives et enjeux scientifiques
• Intégration des acquis de la biologie moléculaire:SAM
    – sharka sur abricotier e...
Contraintes ou difficultés

– Gestion des problèmes sanitaires

– Impact des changements climatiques et
environnementaux, ...
Diapos sup. éventuellement pour l’atelier
Principales régions
                   de production fruitières Françaises

Environ 2 M tonnes
1er producteur européen    ...
test de sélection précoce
   vis-à-vis de l’oïdium        résistant




                              sensible
en serre su...
Main technique of gene transfer :
                      Agrobacterium-mediated transformation


Three necessary conditions...
An example of gene transfer protocol : apple




                          Co-culture
                             3 days
...
Tavelure du pommier : Venturia inaequalis




- grandes variétés mondiales : toutes sensibles,
- 15 traitements/an en moye...
Objectifs du projet



L’addition d’un transgène antifongique peut-
elle significativement réduire la sensibilité du
pommi...
Choix des gènes antifongiques




                     Chitinases :
                     -isolées de Trichoderma atrovirid...
Résultats avec la construction « chitinases »

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Effet négatif de l’endochitinase sur la croissance

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Test en serre de sensibilité à la tavelure
Indice de sensibilité
= incidence x sévérité

                                 ...
Conclusion et perspectives
Quel est le rôle de l'amélioration génétique des espèces maraîchères et fruitières dans la limitation des intrants : les a...
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Quel est le rôle de l'amélioration génétique des espèces maraîchères et fruitières dans la limitation des intrants : les axes de recherche développés à l'INRA.

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Alain Palloix (INRA) et Françoise Dosba (Montpellier SupAgro-INRA/Cirad) présentent repsectivement la problématique de l'amélioration génétiques au niveau des espèce maraichères et des espèces fruitières.

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Quel est le rôle de l'amélioration génétique des espèces maraîchères et fruitières dans la limitation des intrants : les axes de recherche développés à l'INRA.

  1. 1. Atelier 2 Quel est le rôle de l’amélioration génétique des espèces maraîchères et fruitières dans la limitation des intrants: les axes de recherche développés à l’INRA A. Palloix, INRA et F. Dosba, SupAgro
  2. 2. LES ESPECES MARAICHERES
  3. 3. 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
  4. 4. 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 »
  5. 5. Quelques caractéristiques création variétale : 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) Marché des semences internationalisé variétés à déploiement très large protection COV……brevet
  6. 6. Amélioration génétique et limitation des intrants en horticulture lato sensu : Fruits et Légumes Main d’œuvre : homogénéisation, mécanisation ? Eau (dont rejets) et énergie.... Phytosanitaire : impact environnement-santé > économique
  7. 7. Diversité espèces/diversité bioagresseurs/ diversité méthodes de lutte Extrème diversité espèces/bioagresseurs Selon les « pathosystèmes » la lutte génétique sera • efficace seule • complémentaire avec d’autres systèmes de lutte • durable ou non ? • non disponible Méthodes de lutte : exploitée existante potentielle
  8. 8. Sélection dynamique pour la résistance aux bioagresseurs Nombre de résistances aux bioagresseurs dans les cultivars de tomate (catalogue français, 30 à 50 var /an déposées) 7 Sw 6 Addition des R. Cf 5 FORL aux maladies émergentes 4 I-2 Tm-2 Maintien ou augmentation 3 Mi R. contextuelles 2 Sm I-1 1 Maintien des résistances Ve indispensables 0 1993 1998 2000 2003 2006 Sélection « cumulative » : addition de résistances (maladies anciennes non éradiquées + émergentes)
  9. 9. Evolution réglementation phytosanitaire Evolution de la réglementation phytosanitaire depuis 20 ans •1990-2010 : division par 2 des molécules homologuées •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
  10. 10. Recherches en cours sur la lutte génétique en cultures maraîchères : Recherches en cours sur la lutte génétique en cultures maraîchères : Contrats de partenariats INRA/Obtenteurs privés (+ parfois Interprofession) Diversifier sources de résistance caractérisation et exploitation élargie des ressources génétiques (réseaux) M a jo r + Q u a n tita ti v e r e s is ta n c e s % resistant accessions 100% Major resistances 100% C. annuum % resistant accessions 80% C. baccatum 80% C. chinense 60% 60% C. frutescens 40% 40% 20% 20% 0% 0% T MV PVY C MV T SW V O ïd iu m P h y to TMV PVY CMV TSWVOïdiumPhyto Résistances majeures, quantitatives, variabilité autre que résistance
  11. 11. Recherches en cours sur la lutte génétique en cultures maraîchères : Préserver la durabilité des résistances prise en compte/prévision de l’impact des variétés sur les populations de bioagresseurs Variété résistante bioagresseur ion si o n bioagresseur initial t ion uct er ta od sp virulent mu pr di re Gènes majeurs, fonds génétiques (QTLs), déploiement, systèmes de culture associés Organisation territoriale des productions
  12. 12. LES ESPECES FRUITIERES
  13. 13. Données Générales – Production Fruitière Française 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, 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 superficie moyenne (4,6 ha).
  14. 14. 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)
  15. 15. 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’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.
  16. 16. 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 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)
  17. 17. Résistance aux bio agresseurs •thématique peu ou non prise en compte par les sélectionneurs privés •contrainte forte avec les normes européennes devenant plus strictes sur les intrants •exigence des consommateurs pour des fruits indemnes de résidus de pesticides … la lutte génétique comme alternative à l’emploi de produits phytosanitaires
  18. 18. Prunus Objectifs des programmes de création variétale à l’INRA Thématiques Pêcher Abricotier Prunie Cerisier PG Prunus r Résistance Virus Sharka Sharka Sharka Champignons Oïdium, Monilia Bio- cloque agresseurs Bactéries Chancre Ravageurs Puceron bactérien Nématodes vert Qualité des fruits Poids/fermeté/sucres/acides/couleur Maturation Eclatement Adaptation & Régularité Non Stades Gamme vigueur alternan phénologiques Asphyxie Régularité ce Compatibilité Diversification Calendrier de floraison et de maturité P/N plates Ab rouges Div. Bigarreaux et Adaptation au N. Ab blancs produit autres cerises évolutions sanguines s climatiques • Points d’ancrage : maîtrise des RG, thématiques convergentes et déclinaisons différentes selon les espèces
  19. 19. Pêcher - résistance aux bio agresseurs à court terme : - exploitation conjointe de résistances monogéniques fortes (oïdium + Myzus persicae) à long terme : - polygéniques: variétés anciennes et GF 305 (cloque) - utilisation de résistances multiples, faisant appel à l’ hybridation interspécifique: Prunus davidiana
  20. 20. espèce sauvage proche du Pêcher 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
  21. 21. Localisation des Régions du génome (QTL) liés à la résistance à la sharka chez l’abricotier sources de résistance SEO et Goldrich GL1S GL3P GL3S 0 AG109 PSY-A PSY-A GL1G E45M51-417 PacC25 AG56 E32M12-107 FG13 E43M52-285 0 PacD51 AG7 PacC25 AG51 UDP-96018 pchcms4 BPPCT039 FG13 Pacita5 13 UDAp415 E32M48-162 CC2A BPPCT039 E32M12-247 CC6A E40M55-97 PacA18 E43M51-119 E33M55-110 20 PaCITA5 PC35A E43M51-162 FG9A EPDCU5100 AG1A CC12A CPPCT027 E32M12-170 PC67A 36 UDP96-005 AG106 AG37 PaCITA17 Tsa-2 AG45 42 FG36 E45M52-379 PaCITA18 E31M11-72 BPPCT016 PacA18 AG37 UDAp426 E32M12-71 AMPA94 E31M11-323 GL5P GL5S 63 CPPCT034 E33M55-64 66 CPPCT026 PacB26 E31M11-364 BPPCT028 E32M12-357 PaCITA7 CC110 UDP97-401 E31M11-65 EPDCU3489 UDP97-401 AG25A AC9 E32M12-70 E45M52-310 84 pchgms28 BPPCT017 PC14 BPPCT017 AMPA109 Pchgms4 Pchgms4 BPPCTT011 AG61A BPPCT038 AG46 UDP98-022a BPCCT038 AG61A E31M11-75 QTL majeur AG61A E31M11-75 QTL = 8-15% Présence systématique QTL mineur du QTL sur GL1 Carte F1 abricotier Carte F1 abricotier ’Polonais’ x ‘Stark Early Orange’ Intérêt d’une identification ’Goldrich’ x ‘Moniqui’ de marqueurs liés
  22. 22. Perspectives et enjeux scientifiques • 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 • 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
  23. 23. Contraintes ou difficultés – Gestion des problèmes sanitaires – Impact des changements climatiques et environnementaux, sur les stratégies d’innovation – Impact socio-économique des innovations et stratégies associées ( ex OGM) – Valorisation Organiser les transferts des acquis de la recherche vers les utilisateurs (sans désorganiser les acquis formalisés au plan contractuel)
  24. 24. Diapos sup. éventuellement pour l’atelier
  25. 25. Principales régions de production fruitières Françaises Environ 2 M tonnes 1er producteur européen 120 à 180 000 tonnes En Europe : Italie/Espagne/France 220 à 250 000 tonnes 400 000 tonnes 3ème producteur européen (Source FNPF 2008)
  26. 26. test de sélection précoce vis-à-vis de l’oïdium résistant sensible en serre sur des semis de 3 mois,mais pas toujours possible, d’où SAM
  27. 27. Main technique of gene transfer : Agrobacterium-mediated transformation Three necessary conditions for a fruit species : eg. pear Susceptibility to a selection High regeneration pressure : kanamycin ability Susceptibility to Agrobacterium
  28. 28. An example of gene transfer protocol : apple Co-culture 3 days Agrobacterium Early GUS test inoculation 3 weeks Greenhouse acclimatization Bud regeneration 6 months 3-6 months
  29. 29. 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
  30. 30. 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 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
  31. 31. Choix des gènes antifongiques Chitinases : -isolées de Trichoderma atroviridae, agent de contrôle biologique naturel - action synergique entre endo- et exo-chitinases - déjà testées sur pommiers transgéniques (1) Puroindolines : - isolées de l’albumen de blé,Triticum aestivum - similaires aux protéines de transfert de lipides (LTPs) - une application chez le riz transgénique (2) (1) Bolar et al. 2000 Phytopathology 90:72-77, Bolar et al. 2001 Transgenic Res. 10:533-543 (2) Krishnamurthy et al 2001 MPMI 14:1255-1260
  32. 32. Résultats avec la construction « chitinases » RB LB nosP npt II nosT 2x35S AMV ech 42 nosT 2x35S AMV nag 70 nosT pBIN-endo+nag Galaxy 21 clones transgéniques 2n Ariane 17 clones transgéniques 2n
  33. 33. Effet négatif de l’endochitinase sur la croissance 15 Galaxy Ariane 10 Hauteur (cm ) contrôles r = -0,66 5 variants somaclonaux? 0 0 100 200 300 400 Activité endochitinase (U/mg protéine)
  34. 34. Test en serre de sensibilité à la tavelure Indice de sensibilité = incidence x sévérité race 1 (souche 104) 4 race 6 (souche EU-D-42) * *** 3 *** ** ** 2 *** *** 1 0 Ariane 31-42 28-1 31-29 31-54 36-3 Galaxy 32-11 33-6 34-2 27-4 32-15 32-13 32-17 34-3 32-19 clones de Galaxy clones d’Ariane
  35. 35. Conclusion et perspectives
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