Cacaoyer

Animateur collectif : Xavier Argout
xavier.argout@cirad.fr

Maintenir les qualités aromatiques des variétés de cacao fin (Nacional et Criollo), véritable enjeu économique pour certains pays producteurs de cacao, et établir, chez le cacaoyer, une production et une résistance durable aux maladies (Phytophthora, balai de sorcière), qui sont responsables de plus de 30 % de pertes de récolte, sont les principaux objectifs des recherches développées par l’équipe chez cette espèce. Pour répondre à ces objectifs,  différentes approches sont menées et intégrées depuis le séquençage et l’analyse du génome jusqu’à la collecte et l’exploitation de ressources génétiques natives.

Au cours des années précédentes, les bases génétiques (QTLs) de nombreux caractères ont été analysées et synthétisées. Pour les caractères de résistance aux maladies en particulier, elles ont été accompagnées d’études de génomique fonctionnelle permettant de mieux comprendre les mécanismes en jeu dans la résistance au balai de sorcière et au Phytophthora. De nouvelles stratégies de sélection, telle que la sélection génomique, ont été mises en œuvre en collaboration avec plusieurs partenaires du Sud pour optimiser les stratégies de sélection. La mise en place d’un consortium international, coordonné par l’équipe, a permis de séquencer le génome du cacaoyer (variété Criollo) et d’identifier 28 798 gènes qui ont été annotés. Parmi eux, plusieurs familles de gènes liés aux caractères de qualité et de résistance aux maladies ont été identifiées, cartographiées sur la séquence du génome, et comparées aux QTLs identifiés pour ces caractères. Un grand nombre de gènes candidats ont ainsi été identifiés, dont certains font actuellement l’objet d’étude fonctionnelle pour valider leur implication dans la variation des caractères cibles.

L’étude de la domestication des variétés de cacao fin (Nacional) réalisée au cours des dernières années a permis d’identifier la région à l’origine de sa domestication. Ces résultats se sont prolongés par une prospection de cacaoyers natifs de la région de domestication précédemment identifiée. Les collections établies permettent d’enrichir et de commencer à exploiter ces ressources génétiques pour l’amélioration génétique de la variété Nacional.

Café

L'équipe travaille sur la diversité génétique des caféiers (C. canephora et C. arabica) et la sélection de caféiers productifs, d’un café de qualité, et tolérant aux aléas biotiques et abiotiques. Les outils de la génétique quantitative et de la génomique sont appliqués en :

• gestion des ressources génétiques au champ notamment sur le Centre de Ressources Biologiques du Cirad en Guyane Française,
• amélioration génétique de C. canephora (et de C. eugenioides) : études de la diversité génétique des espèces en core collections, études de déséquilibre de liaison, recherche de QTL, sélection de génotypes performants en République de Côte d'Ivoire, Ouganda, Equateur, Guyane Française, et analyses moléculaires du génome entier,
• amélioration génétique de C. arabica : diversité des collections avec le Brésil et le Cameroun, recherche de marqueurs de sélection, cartographie génétique, et définition d’un plan de relance de la caféiculture au Cameroun.
• amélioration génétique de l’hybride C. arabusta en Guyane Française avec la sélection d’hybrides adaptés à ses conditions agro-climatiques et la création d’une filière café.

Hévéa

Les recherches de GSP sur hévéa sont insérées dans deux programmes de création variétale incluant des questions de résistance génétique à des maladies fongiques de feuilles : d’une part la maladie sud-américaine due à Microcyclus ulei (Pseudocercospora ulei) au Brésil, maladie constituant la principale menace pour la filière mondiale du caoutchouc naturel (projet Cirad-Michelin-Brésil, CMB), et d’autre part Corynespora et Colletotrichum en Afrique de l’ouest (projets IFC-Corynespora et IFC-Création variétale avec l’Institut Français du Caoutchouc). Les recherches sur les maladies de feuilles génèrent des diagnostics et des méthodes de phénotypage pour la caractérisation des clones expérimentaux et pour la sélection précoce. L’amélioration génétique de l’hévéa s’appuie très fortement sur l’utilisation des marqueurs génétiques pour a) les études de diversité des ressources génétiques, b) les reconstitutions de parentés a posteriori, c) le contrôle de conformité génétique des individus manipulés en sélection, en expérimentation ou en développement, d) l’étude du déterminisme génétique de caractères (QTLs), et e) la sélection génomique. Les nouveaux clones issus de sélection précoce sont étudiés dans un réseau multilocal à grande échelle et de longue durée pour une caractérisation de la résistance de leur peuplement aux pertes de densités occasionnées par le stress de saignée ou les dommages dus au vent. Une sélection participative, actuellement développée sur de grandes plantations, est en voie d’extension aux petites plantations villageoises.

Arbres de plantation

Eucalyptus, Pinus, Aquilaria

Animateur collectif : J-M Gion
jean-marc.gion@cirad.fr

Dans le contexte des changements climatiques, l’étude du déterminisme génétique et environnemental de caractères d’intérêt économique et adaptatifs chez les arbres de plantation répond à l’enjeu majeur de la production durable d’une ressource renouvelable comme le bois. L’équipe participe à des recherches sur les quatre genres forestiers les plus plantés au monde : Eucalyptus, Pinus et Aquilaria.

Les objectifs scientifiques sont d’identifier les facteurs génétiques et environnementaux de la production de bois (aux niveaux quantitatif et qualitatif). Une partie importante des travaux est menée sur l’analyse de l’architecture génétique (QTL) de caractères de croissance, de qualité du bois, de réponse aux contraintes abiotiques etc.. L’existence de génomes de référence et l’utilisation des technologies dites de haut débit pour caractériser à la fois les génotypes (polymorphismes nucléotidiques) mais aussi les phénotypes (données en temps continu), offre de nouvelles perspectives pour analyser les interactions génotype x environnement, composante essentielle de la plasticité des phénotypes d’intérêt. L’identification des gènes sous-jacents aux QTLs, l’analyse de leur expression dans des contextes environnementaux variés et de leur régulation (y compris épigénétique) sont autant d’information susceptibles d’enrichir et donc d’améliorer les modèles de prédiction génomique. Ces modèles de prédiction génomique visent à i/ comprendre les processus biologiques mis en jeux ainsi que les différentes échelles d’interactions, et ii/ utiliser ces informations pour sélectionner les génotypes forestiers les plus adaptés aux modèles de sylviculture ciblés.

Une composante développementale, celle des changements de phases, est aussi abordée notamment pour garantir l’aptitude à la multiplication clonale des génotypes sélectionnés, et ainsi assurer leur déploiement par bouturage herbacé. Nos approches pluridisciplinaires associent phénotypage au champ, génomique, modélisation et biostatistique. Le collectif aborde de façon intégrée les questions de diversité, de génétique quantitative, de fonctionnement de la plante, de modélisation associant outils moléculaires, phénotypage et expérimentations agronomiques.

Tectona

Animateur collectif : O. Monteeuis
olivier.monteuuis@cirad.fr

Palmier à huile

Animateur collectif : Teresa Cuellar
teresa.cuellar@cirad.fr

L’intérêt du palmier à huile (Elaeis guineensis Jacq.) réside essentiellement dans la richesse en huile de la pulpe de ses fruits produits tout au long de l’année. Le palmier à huile est la première source mondiale de matière grasse végétale (39 %) et n’occupe que 7 % des surfaces agricoles en oléagineux, ce qui rend sa productivité inégalée par les autres cultures oléagineuses (soja, tournesol, colza).

L’utilisation des marqueurs moléculaires pour l’étude et l’amélioration génétique du palmier à huile s’est accélérée dans les années 2010 grâce à la publication de la première séquence du génome entier en 2013, et aux importantes ressources moléculaires tanscriptomiques et du génome entier qui ont été développées par le « Consortium International Oil Palm Genome Projects (OPGP) » que coordonne l’équipe. Ces avancées renforcent l’identification des régions du génome responsables des variations phénotypiques (les QTL) et les études pionnières sur la sélection génomique qui sont réalisées dans l’équipe. Ces deux approches sont appliquées aux caractères agronomiques d’intérêt pour la sélection (production et qualité de l’huile de palme, résistances aux maladies, efficience de la nutrition minérale) et sont mises en œuvre en collaboration avec des partenaires d’Afrique, d’Asie du Sud-Est et d’Amérique du Sud. Elles bénéficient ainsi de dispositifs expérimentaux à grande échelle des programmes d’amélioration où l’on pratique de nombreux tests sur descendances pour des géniteurs à la généalogie connue. L’identification de QTL développe des approches inspirées de la recherche humaine et animale, fondées sur la connaissance des généalogies sur plusieurs générations et la modélisation statistique. La sélection génomique est une autre approche permettant une sélection assistée par marqueurs, et qui est particulièrement efficace pour les caractères complexes contrôlés par un grand nombre de gènes. Enfin, des études combinant l’approche structurale et la génomique fonctionnelle aboutissent à l’identification et la caractérisation des gènes cibles d’intérêt agronomique.

L’épidémiologie prédictive, la phytopathologie moléculaire et la génétique des populations sont motrices au sein de l’équipe pour la compréhension fondamentale des interactions plantes-pathogènes. Elles visent une découverte plus efficace des déterminants génétiques et agro-écologiques de résistance du palmier à huile à ses principales maladies fongiques : fusariose en Afrique, pourriture basale du stipe due au genre Ganoderma en Asie du Sud-Est et en Afrique, et pourriture du cœur (PC) décrite principalement en Amérique latine. Ces études visent, outre la création de variétés résistantes, le développement de méthodes et d’outils prophylactiques pour la gestion de la maladie au cours du cycle de culture associé à une meilleure connaissance de l’agent pathogène en terme de diversité génétique et de pathogénicité.