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.

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. LES ESPECES MARAICHERES

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

5. 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 »

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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)

10. 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

11. 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

12. 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

13. LES ESPECES FRUITIERES

14. 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).

15. 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)

16. 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.

17. 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)

18. 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

19. 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

20. 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

21. 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

22. 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

23. 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

24. 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)

26. Diapos sup. éventuellement pour l’atelier

28. 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)

29. 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

30. 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

31. 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

32. 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

33. 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

34. 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

35. 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

36. 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)

37. 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

38. Conclusion et perspectives