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Les sélectionneurs doivent anticiper les conditions climatiques du futur


Le changement climatique aura des conséquences sur les rendements des grandes cultures. La sélection se doit d’imaginer les conditions du futur et de développer des variétés adaptées.


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L’été dernier, l’Institut national français de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (Inrae) a publié les résultats intermédiaires d’un programme conduit sur dix ans qui vise à catégoriser les bases génétiques de la tolérance à la sécheresse. D’après les chercheurs français, pas moins d’une vingtaine de régions chromosomiques différentes seraient ainsi impliquées, suivant le type de scénario de stress hydrique.

«Les plantes peuvent souffrir de différentes manières du sec», explique Dario Fossati, du groupe de recherche Amélioration des grandes cultures et ressources génétiques d’Agroscope. «Le stress n’est pas le même si le manque d’eau est continu tout au long du développement de la culture, s’il est précoce au printemps ou tardif, après floraison.» La tolérance d’une variété à l’un ou à plusieurs de ces stress est donc définie par différentes parties du génome.

L’Inrae estime que le travail de ses chercheurs doit aboutir à la commercialisation des premières variétés présentant une certaine tolérance à la sécheresse «d’ici quelques années».

La Suisse moins fortement concernée
En Suisse, la sélection variétale n’est pas aussi avancée en termes de tolérance au sec. «La situation est moins sévère chez nous. Les modes de productions suisses sont aussi moins intensifs. La problématique du stress hydrique est plus forte en France et notamment dans les régions du Sud», explique Dario Fossati. «N’oublions pas qu’à l’échelle mondiale, notre pays est l’une des régions de production de blé où l’eau est la plus présente.» Le chercheur explique, par exemple, que la germination sur pied est une problématique qui pénalise fortement les producteurs en Suisse, alors que cette caractéristique ne pose pratiquement pas de problèmes dans la plupart des régions où du blé est cultivé.

Trois objectifs prioritaires
Sous nos contrées, les objectifs prioritaires de la sélection sont le rendement, la qualité boulangère et les résistances aux maladies. La tolérance au sec ne fait donc pas partie des priorités. «Quand j’ai commencé mon travail de sélectionneur, le stress abiotique n’était pas du tout pris en compte. Le climat était considéré comme stable», souligne Dario Fossati. «Aujourd’hui, nous sommes conscients que le changement climatique a une influence sur les rendements, les maladies et la qualité des blés. Nous devons en tenir compte.»

Le chercheur d’Agroscope qualifie les conditions climatiques actuelles d’erratiques. Les hivers deviennent plus doux en moyenne, même si certains se distinguent par leur rudesse. Les printemps sont tantôt très secs, tantôt très humides. La fréquence des épisodes de grêles et des orages violents en fin de végétation augmente. «Cette année, nous remarquons que les excès d’eau après les semis de l’automne passé ont laissé des traces dans les champs.»

Réactions des cultures face au sec
La tendance va indiscutablement vers une hausse des températures et une augmentation des stress hydriques. Pour lutter contre le sec, les plantes développent différentes stratégies. Certaines augmentent leur développement racinaire, d’autres recroquevillent leurs feuilles et limitent leur évapotranspiration. «A priori, on pourrait se dire que les variétés qui se protègent ainsi supportent mieux le sec», explique Dario Fossati. «Mais le retard de développement est difficilement rattrapable. Je suis convaincu qu’il faut au contraire sélectionner les lignées qui parviennent à moins freiner leur métabolisme lors d’un épisode de sécheresse.»

Imaginer les conditions hydriques futures
Dans son travail, le sélectionneur doit donc commencer par estimer le climat qui régnera en Suisse dans une quinzaine d’années, puis déterminer les modèles de blé les mieux adaptés. «Avec l’équipe de climatologie d’Agroscope, nous voulons nous projeter plus loin encore, à des horizons de 20, 40, voire 60 ans. Nous pourrions ensuite rechercher des régions dans le monde qui sont déjà soumises à ces conditions afin d’y trouver les meilleurs géniteurs, mais aussi d’examiner les maladies et les ravageurs qui y sont prédominants», poursuit le sélectionneur.

Dario Fossati souligne les avantages du site de Changins (VD) pour la sélection de lignées adaptées à la sécheresse. «Il s’agit de l’une des régions les plus sèches et les chaudes de Suisse. Nous sommes un peu surpris par la délocalisation de la sélection variétale vers la région zurichoise, moins représentative de ce que sera le climat dans les prochaines années. Plus humide et plus fraîche, cette région caractérise davantage le passé que le futur.»
Vincent Gremaud, 26 mars 2021
 
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UN PROJET DE COLLABORATION AVEC LE MEXIQUE
 
Le développement des variétés de blé adaptées au futur climat suisse pourrait passer par la case Mexique. «Nous avons déposé une demande de financement auprès du Fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS) pour un projet que nous mènerions en collaboration avec l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich (ETHZ) et le Centre international d’amélioration du maïs et du blé (CIMMYT), basé au Mexique», confirme Dario Fossati, du groupe de recherche Amélioration des grandes cultures et ressources génétiques d’Agroscope. «Ce projet n’est pas encore validé, mais si nous obtenons les fonds requis, nous serons prêts à démarrer dès cet automne.»

Le CIMMYT dispose, dans le désert du Sonora, d’une station d’expérimentation équipée d’installations à même de simuler des stress hydriques dans différentes conditions. «Nous imaginons tester différentes variétés de blé de printemps. Il s’agirait de lignées suisses et mexicaines», précise Dario Fossati. «Nous mettrions à l’épreuve ces lignées non seulement dans les installations du CIMMYT, mais aussi ici en Suisse, dans nos conditions.»

Le but est de comparer les classements des diverses variétés obtenus en Suisse et au Mexique. «Si ces classements sont semblables, alors nous saurons qu’une sélection orientée vers la tolérance au stress hydrique est possible en Suisse», poursuit Dario Fossati. «Dans le cas contraire, la sélection des géniteurs devra certainement rester localisée au Mexique.»

Sélection génomique

Actuellement, en utilisant 25'000 marqueurs génétiques, le génotypage du blé permet de prédire certains caractères des lignées analysées. La production végétale bénéficie en la matière de l’expérience accumulée par le génotypage dans l’élevage bovin. Le but des sélectionneurs est de prédire les qualités d’une variété de la même façon que les éleveurs peuvent prédire la valeur d’élevage de leurs taureaux.

Depuis maintenant trois ans, Agroscope utilise la technologie du génotypage pour la sélection de ses lignées et le choix des croisements. «Nous vérifions 24 caractères différents, du rendement au poids à l’hectolitre, en passant par des critères de qualité boulangère ou le poids de 1000 grains», précise Dario Fossati.

Mais la sélection génomique a également ses limites. «Le génotypage fonctionne très bien pour prédire les qualités boulangères d’une lignée, mais ne permet pas, ou pas encore, de connaître assez précisément la résistance aux maladies», relève Dario Fossati. «La génomique s’avère aussi particulièrement onéreuse.»

La génomique est en plein essor. Dans un autre essai, Agroscope, en collaboration avec DSP, l’ETHZ et Gamaya, se penche sur les teneurs en déoxynivalénol (DON) de 300 lignées. Elles seront analysées en détail durant trois ans, sur trois sites et en répétitions. «Le suivi rapproché d’une telle population de référence doit nous permettre d’établir un modèle qui, ensuite, uniquement sur la base des marqueurs génomiques, pronostiquera le niveau de résistance à la fusarios et le risque qu’aura une lignée à être contaminée par ces mycotoxines.»

Développement du phénotypage
La recherche tente de développer des méthodes moins coûteuses, plus rapides et aussi efficaces que possible. Dans le cadre du projet commun d’Agroscope, de l’ETHZ et du CIMMYT, il est prévu de suivre les parcelles suisses dans le visible et par spectrométrie. Cette technique consiste à capturer les longueurs d’onde différentes émises par les plantes. Cela génère des spectres aussi caractéristiques et individualisés que le sont les profils de marqueurs moléculaires. Si cette technique fonctionne comme prévu, elle permettra donc d’associer statistiquement des particularités du spectre à des caractères, entre autres, de tolérance au stress.

«A Eschikon (ZH), nous utiliserons l’installation de phénotypage du site expérimental de l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich (ETHZ). Des caméras et différents capteurs y sont installés sur une nacelle suspendues à des cables (Spidercam) pour le suivi des microparcelles. Sur le site de Changins (VD) c’est avec un drone que l’on effectuera les mesures», explique Dario Fossati. «Nous voulons vérifier si cette méthode de phénotypage permet une sélection des lignées en fonction de leur capacité de tolérer les stress hydriques.»
VG, 26 mars 2021

 

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