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Cours Amélioration des plantes 2eme année ing. Elaboré par Dr. Bnejdi Fethi Ema

Cours Amélioration des plantes 2eme année ing. Elaboré par Dr. Bnejdi Fethi Email : fethibnejdi@yahoo.fr Département des Sciences Horticoles et Paysage INSTITUT SUPERIEUR AGRONOMIQUE ANNEE UNIVERSITAIRE 2017-2018 DE CHOTT-MARIEM 1 Sommaire Chapitre I : fonctions et principes de l’amélioration génétique des plantes I- Historique et évolution de l’amélioration des plantes III- Objectifs 1- Pour le producteur 2- Pour le consommateur Chapitre II : Reproduction chez les plantes I- Reproduction sexuée 1- morphologie d’une fleur 2- type de fleurs 3- Gamétogenèse 4- Pollinisation et fécondation 5- Modes de reproduction de l’espèce 5.1- mécanismes de l’autogamie 5.2- mécanismes de l’allogamie 2 a) séparation des sexes dans l’espace b) séparation des sexes dans le temps c) barrières morphologiques : d) stérilité́ et auto-incompatibilité - incompatibilité́ gamétophytique - incompatibilité́ saprophytique - Stérilité́ mâle II) Multiplication végétative I- Nature de la variation génétique 1- Génétique mendélienne (G. qualitative) 2- Génétique quantitative Chapitre VI : Méthodes de sélection A- Introduction B. Amélioration des plantes autogames I- sélection dans la population hétérogène 1- sélection massale a) caractéristiques b) avantages c) inconvénient 3 2- sélection généalogique (sélection de lignées fixées ou pure line sélection) a) caractéristiques b) avantages c) inconvénient 3- Comparaison entre la sélection massale et la sélection généalogique II- Sélection après hybridation 1) hybridation: 2) sélection Pedigree 3) sélection SSD (Single Seed Descent) 4) sélection Bulk 5) sélection Backcross C. Amélioration des plantes allogames 1- Mode de reproduction principale chez les plantes 2- Quelques plantes cultivées allogames ? 3- Caractéristiques des populations allogames ? 4- Les variétés populations issues de populations sauvages 5- Les différentes variétés hybrides 6-Caractéristiques des variétés hybrides 7- Les variétés synthétiques 8- Les paramètres de sélections 4 5 Population: une population est un ensemble d’individus de la même espèce se reproduisant effectivement entre eux Variété: une variété, ou une race, est un ensemble d’individus de la même espèce présentant entre eux plusieurs caractères héréditaires communs Espèce: ensemble des individus capables de se reproduire entre eux et dont la descendance est fertile Quelques Définitions 6 Chapitre 1 : fonctions et principes de l’amélioration génétique des plantes 7 I- Historique et évolution de l’amélioration des plantes La sélection végétale a commencé lorsque l’Homme a appris à choisir des plantes capables de le nourrir et de nourrir son bétail. Les méthodes de sélection pratiquées par l’Homme aux débuts de la domestication des plantes semblent être primitives par rapport à celles utilisées de nos jours par les sélectionneurs. Les formes modernes de l’ amélioration des plantes sont apparues aux XIXème siècle après un long processus d’élaboration d’une méthode de sélection. 8 Les étapes de la domestication des plantes 9 Carte des origines des espèces 10 Les étapes de la domestication des plantes 11 12 ü 1676. Découverte du rôle des organes sexuels chez les végétaux par Millington- Grew ü 1880. Visualisation des chromosomes par Strasburger-Boveri, et mise en évidence de leur implication dans la division cellulaire. ü1900. Mise en application des lois de Mendel sur l‘hérédité. Ses travaux sur le croisement de deux variétés de petits pois définissent les règles de base de la génétique. C'est la naissance de la sélection des plantes. ü1902. Découverte de la totipotence des cellules végétales par Haberland un tissu végétal est capable de régénérer une plante. Progrès des connaissances 13 ü1908. Découverte de l‘intérêt des hybrides par Shull sur le mais. Le croisement de deux lignées permet d'obtenir un hybride qui exploite l‘hétérosis. ü1953. Description de la structure en double hélice de l'ADN par Watson et Crick. ü1960. Découverte du code génétique par Crick, Nirenberg, Mathaeri et Ochoa. ü1965. Découverte des enzymes de restriction par Aber, Smith et Nathans. Ces protéines coupent l'ADN au niveau de sites particuliers. ü1977. Découverte du transfert de gènes par des agro-bactéries, bactéries du sol pathogènes de nombreuses espèces végétales, par Schell. Il a montré que la virulence de ces bactéries est due à un transfert de gènes de la bactérie vers les cellules végétales. 14 Les progrès des connaissances ont permis ensuite de mettre au point les techniques. Voici quelques exemples d'application ü1911. Notion de liaison génétique par Morgan. Il démontre que les gènes sont disposés de façon linéaire sur les chromosomes et que de plus, lorsqu'ils sont situés sur le même chromosome, ils sont transmis à la descendance comme une seule unité. On dit qu'ils sont liés. ü1935. Première carte génétique partielle du maïs par Emerson ü1950. Premières techniques de culture in vitro. Il s'agit de la technique de multiplication végétative, développée par Morel et Martin, sur la pomme de terre. ü1961. Illustration des principes d'analyse des locus impliqués dans la variation des caractères quantitatifs, par Thoday Progrès des techniques 15 ü1964. Premières cultures de cellules sexuelles mâles, par Guha et Maheshwari. Elles ouvrent la voie à la production de plantes haploïdes. ü1975. Description de la méthode de Southern, du nom de son inventeur. Le principe de la technique repose sur l'hybridation de l'ADN avec une sonde d'ADN marquée. ü1978. Premières fusions de protoplasmes, par Melchers. Elles permettent de s'affranchir partiellement de la barrière entre espèces. ü1983. Premiers tabacs transgéniques obtenus en même temps par une équipe Belge et une équipe Américaine. 16 Exemples L’ amélioration de la productivité 17 18 II- Objectifs de l’amélioration des plantes Les objectifs de la sélection sont nombreux. Généralement, le premier critère évoqué est la productivité. La productivité dépend de nombreux facteurs. Elle peut être le résultat de la réduction des facteurs limitants du rendement, mais le potentiel de productivité peut également être accru par une amélioration de la physiologie des plantes. Les espèces végétales sont également plus ou moins plastiques. C’est un objectif ambitieux, car il vise la création de cultivars «cutivated varieties » ayant un ensemble de caractéristiques leur permettant d’être cultivés avec profit par le producteur et d’être appréciés par le consommateur. 19 D'autre part, on demande de plus en plus à l'agriculture de respecter l'environnement, de contribuer à des activités industrielles et de produire des molécules à usage pharmaceutique. La recherche prend déjà en compte ces nouveaux critères afin de permettre par exemple la production d'énergie, de substances transformées à usage non alimentaire, de vaccins ou de médicaments. 20 1- Pour le producteur : a) Augmentation du rendement (aspect le plus important en amélioration des plantes) Rdt grains + Rdt biomasses b) Efficacité de la production ØRéduction de la hauteur : faciliter la récolte (sorgho) ØResistance à l’égrenage (soja) ØResistance à la verse (blé) c) Adaptation : Aptitude d’une plante à s’adapter à une grande gamme d’environnement en modifiant certaines de ses caractéristiques morphologiques ou physiologiques. 21 ØResistances aux maladies, insectes et ravageurs (économie) ØResistance aux froid, sécheresse et hautes températures (Précocité) ØResistance aux sols acides et salins 2- Pour le consommateur : d) Amélioration de la qualité : Elle dépend de l’attitude des gens utilisant le produit final. ØQualité boulangère (blé). ØAugmentation du taux et de la qualité des protéines des céréales (blé, maïs). Ø Couleur, texture, forme et taille du fruit. ØGout, …etc. (tomate, pomme ). 22 Exemple : L'évolution de la teneur en glucosinolates de la collecte de colza L'évolution de la teneur en glucosinolates de la collecte de colza Une grande partie des plantes cultivées est transformée avant utilisation. Les produits récoltés doivent présenter des aptitudes de plus en plus précises, au transport, à la conservation, à la transformation et à des utilisations finales parfois diverses. Une grande partie des plantes cultivées est transformée avant utilisation. Les produits récoltés doivent présenter des aptitudes de plus en plus précises, au transport, à la conservation, à la transformation et à des utilisations finales parfois diverses. 23 Chapitre 2: Reproduction chez les plantes 24 Deux modes de reproduction différents Deux modes de reproduction Reproduction sexuée Reproduction asexuée Production d’une cellule-œuf par fusion de deux cellules sexuelles issus de deux individus génétiquement différents. L’œuf se développe : un nouvel individu. Production de nombreux individus à partir de fragments d’un individu initial. Les individus obtenus sont tous identiques entre eux et à leurs parents. 25 La reproduction sexuée Amphimixie La reproduction asexuée Multiplication végétative Apomixie. 26 I- Reproduction sexuée : Caractérisée par la fusion de deux gamètes ♂ et ♀ conduisant à la formation de l’embryon : 27 1- morphologie d’une fleur : 28 2- type de fleurs : 1- Pistil “♀” : Ovaire + Style + Stigmate 2- Etamine “♂” : Anthère + filet 3- Pétales ØFleur complète : les 4 organes floraux sont présents ØFleur incomplète : 1(ou plus) des 4 organes est absent ØFleur parfaite : porte l’étamine et le pistil dans la même fleur ØFleur imparfaite : si l’un des deux organes manque ou non fonctionnel ØFleur staminée : ou fleur ♂, si elle ne porte pas de pistil 4- Sépales ØFleur pistillée : ou fleur ♀, si elle ne porte pas d’étamine. 29 3- Gamétogenèse La méiose assure la production de cellules reproductrices, les gamètes. Le pollen est le gamete mâle (Microsporogènese), l'ovule le gamete femelle (Mégasporogènese ). 30 4- Pollinisation et fécondation Les descendants par croisement ne sont pas identiques à leurs parents. Cette diversité est une conséquence uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-er-la.pdf