CONCLUSION GÉNÉRALE

Les travaux conduits à l'INRA de Clermont-Ferrand depuis une vingtaine d'années, pour le développement d'une méthode de production de lignées de maïs par haplodiploïdisation, ont débouché sur la mise au point de l'induction de la gynogenèse in situ

et ont permis d'envisager son intégration dans les programmes de sélection.

Les progrès, d'abord réalisés concernant cette méthode (Beckert, 1994),ont permis une bonne maîtrise de la production en grand nombre de lignées haploïdes doublées (HD). Mais, son développement, c'est-à-dire son utilisation dans un schéma de sélection nécessitait de disposer d'un outil fiable et de vérifier son intérêt sur le plan théorique. Pour cela : i) l'amélioration de certaines étapes clés de l'haplodiploïdisation et leur validation pratique dans un contexte de large variabilité agronomique, ii) l'étude théorique des répercussions et conséquences de l'haplométhode par rapport aux méthodes conventionnelles en termes de génétique quantitative et iii) la comparaison de l'efficacité de l'haplométhode avec les méthodes conventionnelles dans un programme de sélection récurrente, sont les différents points qui ont fait l'objet de cette thèse. Ils ont donné les résultats suivants :

• Amélioration et validation pratique

A partir de WS14, nous avons pu sélectionner un inducteur d'haploïdes FIGH1, de bonne valeur agronomique propre et conduisant au développement d'individus gynogénétiques in situ avec une fréquence de 1%, c'est-à-dire utilisable au niveau industriel. Des sélections successives ultérieures nous ont permis de détecter deux autres inducteurs beaucoup plus performants : PK6 (Pollacsek, non publié) et, plus récemment, FIGH3,avec un taux moyen d'induction d'environ 5 et 7% respectivement.

Un matériel végétal élite sur le plan agronomique et correspondant à une variabilité génétique importante a été d'abord marqué génétiquement par l'introduction du caractère récessif glossy qui s'exprime dès le stade de la plantule. L'identification précoce de plantes haploïdes a permis d'établir la faisabilité de cette méthode d'haplodiploïdisation et d'envisager sa diffusion auprès des sélectionneurs de maïs sous forme d'un programme de sélection conduit en partenariat avec six firmes de l'association PROMAÏS de 1997 à 2005.

Parallèlement à cette étude et en vue de la généralisation du système, nous avons amélioré certaines étapes clés :

- deux nouveaux inducteurs d'haploïdes, marqués génétiquement avec un caractère

dominant de coloration des grains, PK6 R-ch (Pollacsek, non publié) et FIGH2 R-nj, très récemment, ont été sélectionnés,

- les techniques de doublement du stock chromosomique et les conditions de conduite de la culture ont été améliorées de façon à augmenter la probabilité d'obtenir une descendance HD à partir de plantes haploïdes.

Nous avons validé ce système amélioré sur une population à base génétique large et, si l'on excepte quelques cas isolés, la quasi-totalité des 150 génotypes qui la constituait a répondu favorablement à l'induction d'individus haploïdes gynogénétiques. Pour une grande partie des plantes haploïdes identifiées, soit environ 80%, le traitement à la colchicine a permis le doublement du stock chromosomique avec émission de pollen et la réussite d'une autofécondation. Ainsi, une descendance HD a été obtenue avec 45% des plantes haploïdes.

• Génétique quantitative et haplométhode

Il est connu, que, si à partir d'un croisement F₁ hétérozygote on dérive des lignées HD à partir de différentes générations (F1, F2, F3,…F6) et en présence de déséquilibres de liaison et d'épistasie, les recombinaisons efficaces générées au cours des méioses précédant la production des lignées, auront un effet sur leur moyenne et leur variance. Alors, réciproquement, la comparaison entre moyennes et/ou variances de lignées produites à différentes générations de recombinaison, renseignera sur la présence de déséquilibres de liaison et d'épistasie. Mais, à partir de différentes hypothèses de taux de recombinaison, les estimations que nous avons faites, indiquent que les différences attendues sont faibles. Il ne sera donc possible d'obtenir cette information, que, si parmi tous les couples de locus déterminant un caractère, les effets combinés du déséquilibre de liaison et de l'épistasie vont dans le même sens.

Lorsque la population de départ de sélection est issue de générations d'intercroisements en panmixie, l'estimation que nous avons faite à partir des travaux de Gallais (1974, 1990b) montre que les lignées HD et SSD dérivées de familles S1, sont très peu différentes au niveau des déséquilibres de liaison. La différence provoquée par le nombre de recombinaisons n'affectera que faiblement leur valeur. En revanche, dans une population, la production de plusieurs lignées HD par familles S₁ rend possible la constitution d'un plan de croisements hiérarchique qui permet d'évaluer les effets d'épistasie (Gallais, 1990b).

• Evaluation de l'haplométhode dans un programme de sélection

Dans un programme de sélection, la comparaison de l'intérêt respectif de

l'haplométhode et des méthodes conventionnelles de sélection a permis de montrer que : - pour la valeur propre des lignées, il y a une bonne conformité entre les principaux caractères agro morphologiques des lignées HD et des lignées SSD;

- pour la valeur hybride et pour quelques caractères agronomiques (rendement en grains, humidité à la récolte, hauteur des plantes et de l'épi, longueur de la feuille de l'épi), les moyennes des familles S1 et des lignées HD et SSD, dont elles sont issues, sont équivalentes. Les valeurs très proches des coefficients de corrélation S1->HD et S1->SSD, signifient une représentativité des familles S1 équivalente au niveau des lignées HD et au niveau des lignées SSD. L'haplodiploïdisation n'induit donc pas de biais de sélection défavorable par rapport aux lignées obtenues par autofécondation. Les variances génétiques des lignées HD et SSD sont supérieures à la variance génétique des familles S1. Toutefois, les rapports HD/S1 et SSD/S1 sont en général inférieurs à 2, qui est la valeur attendue en absence d’épistasie. Le rapport SSD/S₁ est le plus souvent inférieur au rapport HD/S₁. Cette différence, parfois importante, pourrait être attribuée à un biais de sélection lors de la production des lignées SSD.

- la sélection récurrente sur HD est plus efficace par cycle que la sélection récurrente sur S₁. La plus forte variance génétique et la plus faible variance résiduelle des lignées homozygotes, par rapport à celle des familles hétérozygotes, augmentent l'héritabilité du dispositif expérimental, donc l'efficacité de la sélection. Mais, la durée plus importante du cycle avec sélection sur HD, ramène son efficacité par unité de temps au niveau de celle de la sélection sur S₁. Toutefois, lorsqu'on se place au niveau de la création variétale, la sélection sur HD reste plus efficace, puisque les unités produites peuvent servir directement de parents de variétés alors que les familles S1 nécessitent ensuite plusieurs générations d'autofécondations pour la fixation des caractères. Cette dernière étape peut d’ailleurs être réalisée aussi par haplodiploïdisation.

- le coût de production des lignées HD est comparable à celui des lignées obtenues par autofécondations. Le coût d’un cycle de sélection récurrente sur lignées HD est proche du double de celui de la sélection récurrente sur S1. Ceci est dû aux nombres d'unités évaluées. En effet, pour avoir une représentativité équivalente de la variabilité, il faut deux fois plus de lignées HD que de familles S1. Mais, lorsque la sélection récurrente s'inscrit dans un programme de création variétale, les coûts des deux méthodes doivent être assez voisins.

En conclusion, on peut donc dire que les différents points étudiés dans cette thèse ont permis de vérifier l'intérêt théorique global de l'haplométhode, ce qui établit la justification de

son utilisation pour la sélection d'hybrides de maïs. Avec un rendement amélioré et sachant qu'elle est applicable à n'importe quel génotype de maïs, l'haplodiploïdisation par croisement intraspécifique à l'aide d'un inducteur, est maintenant un système performant de production de plantes homozygotes à l'échelle industrielle, à la disposition du sélectionneur.