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Agapanthus 'Blue Heaven' (La plante du mois)

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Apports de la génomique à la sélection des plantes pour la tolérance à la sécheresse

Photo de Oreocereus celsianus (N.Rebmann)Différents outils de la génomique et de la post-génomique contribuent à l'identification des gènes impliqués dans la réponse des plantes à la sécheresse. Comment ces connaissances peuvent être utilisées en sélection ?

La tolérance à la sécheresse, un caractère complexe
De nombreux caractères comme la croissance de l'appareil végétatif, la floraison, le nombre de grains, la sénescence foliaire sont affectés ou modifiés par la sécheresse. Ces modifications dépendent du stade de développement de la plante : les caractères affectés seront différents selon que la sécheresse intervient à un stade de croissance végétative ou à un stade de floraison. Elles dépendent également du scénario de sécheresse : les réponses de la plante peuvent varier en fonction de l'intensité du stress et de sa durée, et en fonction d'autres facteurs environnementaux comme la température.

Différentes fonctions physiologiques et cellulaires interviennent dans la réponse des plantes au déficit hydrique. En dehors des réponses du type échappement consistant à terminer son cycle avant l'arrivée de la saison de faible pluviosité, on peut citer la régulation de la croissance et de l'ouverture des stomates, l'ajustement osmotique, la régulation de la circulation de l'eau dans la plante, la modification du métabolisme carboné. D'autres réponses, même si elles sont dues à des effets secondaires de la sécheresse, peuvent être très importantes : réaction au stress oxydatif induit par le déficit hydrique dans les feuilles, modification de voies métaboliques due à des carences minérales causées par la faible absorption par les racines, réponse à la chaleur entraînée par l'élévation de la température des feuilles en l'absence de transpiration. Ces réponses sont sous le contrôle de différents systèmes de régulation et de transduction du signal, dans lesquels intervient en particulier l'acide abscissique (ABA), hormone végétale dont la synthèse est induite en conditions de sécheresse.

L'existence de nombreuses réponses, différentes selon le scénario (une même réponse peut être avantageuse dans un scénario et désavantageuse dans un autre), fait de la tolérance à la sécheresse un caractère complexe, dans lequel interviennent de nombreux gènes, et qui présente une forte interaction génotype x environnement. Malgré cela, il faut remarquer que, chez le maïs au moins, les méthodes « classiques » de sélection mises en œuvre au cours du XXe siècle ont permis une amélioration de ce caractère. Le rendement du maïs est passé de l'ordre de 1T/ha dans les années 1930 à 7T/ha dans les années 90. Cette progression est due pour 50 à 60% au progrès génétique, le reste étant attribué à l'évolution des pratiques agricoles. Des comparaisons entre variétés mises sur le marché au cours des 50 dernières années ont montré une progression du rendement en conditions de déficit hydrique, même si elle est plus faible qu'en conditions normales. Le gain génétique ne s'est donc pas fait au détriment de la tolérance à la sécheresse. On pense que cette amélioration involontaire est liée à l'utilisation massive d'essais multi-locaux dans le processus de sélection.

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Michel Zivy
UMR de Génétique Végétale INRA / CNRS / UPS / INAPG  Gif-sur-Yvette

Colloque scientifique "L'eau en horticulture, économiser maintenant" 2007