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Agrocampus Ouest, Angers 10 e édition 4 & 5 Décembre 2018

Communications

Séance introductive

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Session thématique #04 : Nouveaux objectifs et nouvelles méthodes pour la sélection variétale, enjeu d'avenir

Animateur(s) : Béatrice TEULAT (Agrocampus Ouest), François VILLENEUVE (Ctifl)

Les productions végétales doivent relever des défis toujours plus importants liés aux changements climatiques, au développement d’une agriculture durable, à des évolutions réglementaires et des attentes sociétales. Dans ce contexte, la sélection variétale est un levier prééminent pour développer des variétés adaptées à l’évolution des pratiques culturales, à la segmentation des marchés ou aux enjeux réglementaires (limitation des intrants, traçabilité…).
Les exposés retenus dans cette session pourront aborder les questions des nouveaux critères de sélection permettant l’adaptation à des environnements multistress (biotiques et abiotiques), les interactions génotype/environnement, la plasticité phénotypique ou l’intégration des développements technologiques dans la définition de nouveaux idéotypes.

Mardi 4 décembre : 15h00-17h00

Thème : Développement de la plante et qualité

Exposé introductif

Les nouveaux objectifs et nouvelles méthodes en prébreeding

Orateur(s) : Béatrice Teulat - Agrocampus Ouest

La présentation des communications sera prochainement disponible.

Communications orales

Innov’Agrumes, un projet d’innovation participatif pour une agrumiculture corse durable

Orateur(s) : Léa Saby - INRA Corse / CIRAD

Illustration de la communication

La Corse est la principale région française productrice d’agrume, avec notamment la culture de la Clémentine de Corse depuis le milieu du XXe siècle. Afin de diversifier l’offre au consommateur et d’étaler la production, le Cirad et l’Inra ont engagé un programme d’innovation variétale pour créer les mandarines sans pépins de demain. Depuis une dizaine d’années, un travail de création variétale est effectué en retenant comme principal critère l’aspermie des fruits, très recherché par le consommateur (Froelicher, 2010).
En 2017, le projet Feder intitulé « Innov’Agrumes, un projet d’innovation participatif pour une agrumiculture Corse durable » réunis 12 acteurs majeurs de la filière agrumes Corse. Ce projet vise à fédérer les acteurs de la filière dans le processus d’innovation variétale : de la définition des idéotypes de demain à la sélection des nouvelles variétés. Les acteurs sont donc intégrés dans la sélection des nouvelles variétés de mandarines au travers d’une évaluation gustative et agronomique. La première se faisant grâce à un comité de dégustation représentatif de la filière. L’évaluation agronomique est rendue possible par la mise en culture des variétés dans différentes conditions pédoclimatiques chez différents producteurs partenaires. L’ensemble de ces évaluations permettront, in-fine, de sélectionner des variétés adaptées aux besoins et conditions locales.

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De la plasticité à la stabilité: amélioration de la qualité des graines de légumineuses face à la sécheresse

Orateur(s) : Julia Buitink - INRA Pays de la Loire

Illustration de la communication

Les graines sont la base de l’alimentation humaine et animale. Le contrôle de leur qualité est donc essentiel pour assurer la sécurité alimentaire. Les légumineuses à graine, riches en protéines et ayant la capacité de fixer via des symbioses l’azote atmosphérique s’imposent donc comme une culture de choix pour répondre aux enjeux de la sécurité alimentaire et de l’agriculture durable. L’adoption des légumineuses par les agriculteurs français et européens demeure fortement entravée par l'instabilité des rendements grainiers et de la teneur en protéines des graines due aux fluctuations de l'environnement, en particulier la sécheresse et la chaleur. Un levier supplémentaire permettant de stabiliser, voire augmenter les rendements est la production de semences vigoureuses à haute qualité germinative. L’atténuation des effets du changement climatique sur les qualités nutritionnelle et germinative des légumineuses représente donc un enjeu important pour l’industrie semencière. La prise en compte de la plasticité phénotypique, c’est à dire la capacité d’un génotype à produire des phénotypes distincts dans différents environnements est de plus en plus considérée comme jouant un rôle important dans l’amélioration des cultures. En exploitant les connaissances et données génomiques caractérisant la variabilité naturelle chez la légumineuse modèle Medicago truncatula, nous présenterons des résultats des études d’association pangénomique sur la plasticité phénotypique liée à la composition des graines et à leur qualité germinative en lien avec la sècheresse. Afin d’inférer les gènes régulateurs de cette plasticité, les loci significatifs sont intégrés dans un réseau génique de régulation multi-niveaux chez Medicago et le pois. Nos données et cette stratégie permettent de mieux comprendre les mécanismes régulant la plasticité des qualités nutritionnelle et germinative des graines, offrant ainsi des nouvelles pistes de recherche et d’applications technologiques vis à vis de la filière protéagineux.

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Vers la sélection des variétés cultivées permettant le stockage de C dans les sols 

Orateur(s) : Thierry Heulin - CEA Cadarache

Illustration de la communication

L'initiative "4 pour 1000" a pour objectif de montrer que le stockage de carbone dans les sols agricoles peut contribuer à limiter l'impact du changement climatique via la diminution de la concentration atmosphérique en CO2, et que cela est compatible avec un objectif de sécurité alimentaire à l'échelle mondiale. Parmi les nombreuses options possibles pour augmenter le stockage de C dans les sols, nous avons choisi d'opter pour une amélioration variétale basée sur la capacité d'une plante cultivée à exsuder davantage de C dans le sol que les variétés actuelles. L'idée est de stimuler, au sein du microbiote d'un sol, les populations bactériennes capables de transformer le C labile des exsudats en macromolécules carbonées (EPS) plus stables et capables de structurer le sol autour du système racinaire et ainsi de prévenir la plante contre le stress hydrique. Un exemple sur les travaux en cours sur le mil au Sénégal sera présenté. 

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Étude de l’interaction Génotype-Environnement pour l’amélioration des produits : cas des caroténoïdes chez la carotte

Orateur(s) : Wilfried Chevalier - INRA Pays de la Loire

Illustration de la communication

Conditionné à la fois par l’environnement, le génotype et l’interaction du génotype lui-même avec l’environnement, une certaine plasticité phénotypique réside entre les individus. L’interaction Génotype-Environnement se traduit alors par une réponse différentielle des génotypes face aux environnements. Ce phénomène reflétant le potentiel adaptatif des individus, il peut dépendre de divers mécanismes, génétiques ou non. Ainsi, l’étude des interactions Génotype-Environnement apparaît comme un outil pertinent pour l’amélioration végétale, en se focalisant notamment sur des notions de stabilité et d’adaptabilité des génotypes. Dépendant du trait étudié, les génotypes ou variétés peuvent être plus ou moins plastiques et, dans certains cas, plus ou moins stables. Considéré comme de puissants antioxydants, les caroténoïdes possèdent un large champ d’application dans le domaine médical comme anti-cancer ou provitamine A : il apparaît donc intéressant d’atteindre une teneur en caroténoïdes garantie dans les cultures. La carotte est alors représentée comme « légume santé », grâce à sa capacité à accumuler les caroténoïdes à un haut niveau dans la partie racinaire. Néanmoins, le déterminisme génétique seul ne semble pas expliquer l’accumulation des caroténoïdes et il apparaît nécessaire de prendre en considération les facteurs environnementaux ainsi que d’interaction Génotype-Environnement afin de tendre vers une qualité optimale du produit. Cette présentation traite de l’étude de l’interaction Génotype-Environnement pour l’amélioration végétale en se focalisant sur l’accumulation des caroténoïdes chez la carotte.

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Mercredi 5 décembre : 8h30-10h30

Thème : Résistance aux stress biotiques et abiotiques

Exposé introductif

Les nouvelles formes d’expérimentation des variétés et systèmes

Orateur(s) : François Villeneuve - CTIFL

La présentation des communications sera prochainement disponible.

Communications orales

Un nouvel outil pour identifier les génotypes de carotte réceptifs aux stimulateurs de défense ?

Orateur(s) : Sitti-Anlati Moussa - INRA Pays de la Loire

Illustration de la communication

 Afin de promouvoir une protection intégrée de la carotte contre Alternaria dauci, les équipes QuaRVeg et RESPOM de l’IRHS ont développé un nouvel outil d’aide à la décision dans l’objectif d’accompagner la sélection de génotypes de carotte plus réceptifs aux produits de biocontrôle. Il s’agit d’une nouvelle puce qPDF adaptée à l’espèce carotte qui permet d’évaluer l’aptitude de divers produits à stimuler des défenses naturelles de la plante. Cette réponse de la plante pouvant être génotype dépendante, elle pourrait faire à terme l’objet de sélection pour la création de variétés nouvelles non seulement résistantes intrinsèquement mais également plus réceptives aux produits de biocontrôle. Cette association résistance – biocontrôle est fortement porteuse d’enjeu dans un pathosystème où seules des résistances partielles ont été trouvées. L’objectif à long terme est de diminuer le recours aux pesticides de synthèse pour cette culture tout en garantissant une bonne qualité sanitaire du produit.

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BUNGEE : Une nouvelle méthode rapide pour adapter les plantes cultivées aux stress

Orateur(s) : David Roquis - INRA Pays de la Loire

Illustration de la communication

L’accélération du réchauffement climatique renforçant la pression sur les cultures agricoles, Il est devenu
essentiel de rapidement développer de nouvelles méthodes pour améliorer les plantes afin qu’elles soient mieux
adaptées à l’intensification des stress biotiques et abiotiques.
Il existe un lien clair entre les éléments transposables (ETs), l’amélioration des plantes et la diversité variétale. Récemment, il a été reconnu que les ETs jouent un rôle important dans l’évolution et l’adaptation des
plantes soumises à différents stress. Toutefois, jusqu’à présent, l’utilisation des ETs dans l’amélioration des
plantes était quasiment impossible car il n’était pas possible de contrôler leur mobilité. Un nouveau mécanisme
réprimant la mobilité des ETs chez la plante modèle Arabidopsis thaliana a récemment été identifié. À l’aide de
molécules inhibant ce mécanisme de manière spécifique et d’un stress abiotique, nous avons développé une technique permettant de mobiliser les ETs à volonté. Notre protocole ciblant des protéines hautement conservées chez les végétaux, nous avons également réussi à mobiliser des ETs chez le riz et appliquons actuellement cette approche sur le soja. Pour la première fois, nous sommes en mesure, en théorie, de mobiliser des ETs dans n’importe quelle plante. Ceci nous permet d’observer les ETs en temps réel et de créer de la variabilité chez les plantes cultivées. En utilisant notre technique avec un stress thermique, nous avons obtenus des plantes avec un nombre accru de copies d’ETs répondant à ce stress. Ces plantes étaient régulièrement plus résistantes à des stress thermiques.
Cette approche permet, pour la première fois, l’utilisation des ETs dans l’objectif de générer de nouveaux traits et de faire rapidement évoluer une plante vers une direction souhaitée.


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Identification et caractérisation de résistances au flétrissement bactérien chez la tomate lors d’une élévation de température

Orateur(s) : Henri Desaint - INRA Occitanie - Toulouse

Illustration de la comminication

Les scenarios de réchauffement climatique, maintenant largement admis, prédisent l’émergence de nouveaux pathogènes et l’expansion des aires géographiques d’influence des pathogènes existants. Ils prévoient également une augmentation de la fréquence des épidémies auxquelles les plantes devront faire face. Des études récentes ont montré qu’une faible élévation de température (3-7°C) inhibe généralement les principaux mécanismes de résistance connus. Dans ces conditions, d’importantes pertes en rendement sont attendues, menaçant ainsi la sécurité alimentaire au niveau mondiale. De manière surprenante, les mécanismes impliqués dans ces inhibitions restent très mal compris et peu de mécanismes de résistance efficaces en condition d’élévation température ont été décrits à ce jour. L’identification et l’étude des déterminismes génétiques et moléculaires de tels mécanismes revêt donc un intérêt crucial.


Le complexe d’espèces Ralstonia solanacearum (RSSC) est responsable du flétrissement bactérien. Cette maladie affecte plus de 200 espèces végétales à travers le monde et provoque des pertes de rendement conséquentes chez certaines espèces d’intérêt agronomique majeur appartenant à la famille des Solanacées, comme la tomate ou le piment. Malgré l’identification de quelques mécanismes de résistances, seul moyen de lutte efficace contre le RSSC, leurs déterminismes génétiques n’ont été essentiellement bien caractérisés que chez A. thaliana. Des études décrivent d’ailleurs que ces mécanismes sont inhibés par une élévation de la température. Enfin, il a été récemment démontré dans l’équipe que le mécanisme de résistance RPS4/RRS1-R présent chez A. thaliana est altéré par une augmentation permanente de 3°C.


Mon projet a pour objectif principal d’identifier de nouvelles sources de résistance à RSSC qui demeurent efficaces à température élevée chez la plante modèle A. thaliana et chez la tomate, hôte naturelle de la bactérie. L’équipe a pour cela développé une approche de génétique d’association à l’échelle du génome afin d’explorer la diversité génétique naturelle présente dans une collection mondiale d’A. thaliana phénotypée pour sa réponse à R. solanacearum à deux températures (27°C et 30°C). Plusieurs QTLs, mis en évidence avec différentes souches et en utilisant deux méthodes d’inoculation, ont été précisément cartographiés. Les gènes candidats les plus prometteurs sont en cours de validation fonctionnelle. La tolérance conférée par certains d’entre eux sera caractérisée chez A. thaliana et, par leurs orthologues, chez la tomate. Enfin, la même approche de génétique d’association est développée sur un panel de 200 accessions de tomates sauvages phénotypé pour sa réponse à R. solanacearum à deux températures grâce à une ressource génomique unique générée dans l’équipe en collaboration avec SYNGENTA.

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Sélection génomique chez le pommier : premiers pas et perspectives

Orateur(s) : Hélène Muranty - INRA Pays de la Loire

Illustration de la conférence

Les progrès des techniques de génotypage à haut débit ont ouvert la voie à l'application de la sélection
génomique chez les plantes, y compris les arbres fruitiers. La mise en œuvre de la sélection génomique repose sur la construction d'un modèle de prédiction génomique, basé sur les données génotypiques et phénotypiques obtenues pour une population d'entraînement, et l'application de ce modèle à une population d'application constituée d'individus seulement génotypés. La sélection génomique devrait permettre d'accroitre le progrès génétique dans les programmes d'amélioration des plantes, en réduisant l'intervalle de génération, en augmentant la pression de sélection et la précision de sélection.
Chez le pommier, plusieurs équipes ont commencé à explorer les possibilités offertes par la sélection gé
nomique, en utilisant des données génotypiques obtenues à l'aide de puces de génotypage ou par génotypage par séquençage. Dans le cadre du projet Européen FruitBreedomics (2011-2015), nous avons réalisé une étude pilote de la sélection génomique, avec pour objectifs d'étudier 1) la réponse à la sélection et 2) la corrélation entre la précision de prédiction et l'apparentement entre les populations d'entraînement et d'application. La population
d'entrainement était constituée de 997 individus provenant de 20 familles de pleins-frères, tous génotypés avec
une puce de génotypage Illumina 20K. Ces individus avaient également été phénotypés pour la quantité de fruits
produite, leur taille et leur apparence. Un modèle de prédiction génomique a été construit en utilisant ces données génotypiques et phénotypiques et l'approche Bayes Cπ, à l'aide du logiciel GS3. Le modèle a été appliqué à 1390 individus issus de cinq familles de pleins-frères produites par deux sélectionneurs. Les familles d'application ont été génotypées pour 364 SNPs et ces données ont été étendues en haute densité par imputation. Les familles d'application ont été phénotypées et les phénotypes ont été comparés aux valeurs génétiques prédites.
Les résultats ont montré le potentiel de la sélection génomique pour accélérer le progrès génétique chez
les arbres fruitiers qui est freiné par un long intervalle de génération et des coûts de phénotypage importants. Les
possibilités d'utilisation de la sélection génomique pour d'autres caractères, par exemple de qualité gustative du
fruit ou de résistance aux maladies, restent à explorer. De plus, l'interaction Génotype X Milieu doit être mieux
prise en compte afin de prédire l'adaptation des futures variétés à la diversité des milieux de production. Par ailleurs, les techniques de génotypage par puce ou par génotypage par séquençage méritent une comparaison plus approfondie. Enfin, si la population d'entraînement utilisée dans l'étude pilote, dérivée des principales variétés fondatrices des populations d'amélioration, semble une bonne base initiale pour mettre en place la sélection génomique dans les programmes d'amélioration en Europe, elle devra éventuellement être agrandie et enrichie pour bien représenter de nouvelles sources d'allèles favorables qui pourraient être identifiées dans les ressources génétiques.
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Mardi 4 décembre : 15h00-17h00 et Mercredi 5 décembre : 8h30-10h30

Posters

Les posters feront également l'objet d'une présentation flash en 120 secondes le Mardi 4 décembre en fin de session.

Détermination de la teneur en amylose d’un grain de blé par imagerie multispectrale

Auteur(s) : Benoît Jaillais - INRA Pays de la Loire

Illustration de la communication

L’amidon est constitué de deux biopolymères, dont l’amylose. Ce polymère de glucose a des propriétés technologiques et nutritionnelles élevées. Le projet ANR NOMAC (Nouvelles ressources pour maîtriser le devenir digestif des nutriments des produits céréaliers) porte sur la qualité nutritionnelle du blé. Dans ce projet, nous avons développé une méthode de caractérisation grain à grain de la variabilité naturelle de la teneur en amylose du blé. Cette méthode est basée sur la technique d’imagerie multispectrale couplée à un traitement chimiométrique des images.
Les grains, sectionnés à mi-hauteur, sont placés sous un éclairage à DEL (diodes émettrices de lumière) couvrant différentes régions du spectre de la lumière: UV, visible et infrarouge, et une acquisition séquentielle d’image est réalisée. Un échantillon est caractérisé par 8 images RGB (Rouge, Vert, Bleu) acquises pour chacune des 8 conditions d’éclairage. L’information spectrale peut être mise sous la forme d’un « cube-image » de 24 plans.
Une phase d’étalonnage est réalisée par l’acquisition d’images sur des grains à teneur connue en amylose. La phase de prédiction est effectuée sur 100 variétés de blé, avec 10 grains par variété. L’établissement du modèle de prédiction est basé sur la technique de régression pas-à-pas. Le modèle de prédiction final comprend trois variables prédictives.
Parmi ces 100 variétés, 20 d’entre-elles sont sélectionnées en fonction de la variabilité de paramètres extraits des images des sections de grains - les variétés présentant la variabilité la plus faible sont retenues – et de la plage de concentration en amylose estimée la plus étendue possible.

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