IV -Les contraintes abiotiques et leurs effets sur la plante
V- 1 -1- Problèmes spécifiques à l'hybridation interspécifique
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• Des translocations multiples comme dans le cas du chromosome zébré « z5A, constitué de 4 segments provenant du chromosome SA du blé alternant avec 4 segments issus du chromosome 1Ht d’Elymus trachycaulus (Jiang et Gill, 1993).
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• Des microintrogressions détectables par des marqueurs RFLPs (Polymorphisme de Longueur des Fragments de Restriction) (Jena et al., 1992).
D'un point de vue agronomique, le but est généralement de transférer des secteurs chromosomiques les plus petits possibles, c'est-à- dire de ne transférer au blé que le caractère désirable et non les gènes indésirables voisins (Gustafson et Dera. 1989). Mais il arrive parfois que l'on utilise une substitution complète. Zeller (1973) a identifié parmi des cultivars de blé allemands des substitutions blé/seigle IR (1B). Des lignées de substitution 2R (2D) sont également apparues par hybridation triticale x blé non contrôlée.
Pour le transfert de matériel génétique étranger, il existe vraisemblablement d'autres mécanismes d'échange que la recombinaison méiotique réciproque. En effet, Jena et al. (1992) ont détecté avec des marqueurs RFLPs des translocations très petites et très nombreuses à partir d'un hybride entre deux espèces diploïdes de riz (Oryza satva et Oryza offcinalis). Dont la F1 ne présentait que un à cinq bivalents à la méiose. Les segments introgressés étaient de même taille en BC2F3 et en BC2F8, alors qu'habituellement leur taille devrait diminuer d'une génération à l'autre par recombinaison et sélection contre les portions de segments introgressés portant des gènes pour des caractères indésirables. De plus, les portions introgressées sont extrêmement petites. si bien que deux crossing-overs auraient dû avoir lieu à 2 ou 3 cM l'un de l'autre, ce qui est peu probable. Les mécanismes de ces recombinaisons demeurent cependant inexpliqués.
V-1 -1- Problèmes spécifiques à l'hybridation interspécifique
Le croisement entre le blé et l'espèce sauvage n'est pas toujours facile. Les premières barrières d’hybridation interspécifique sont de type pré-fécondation. Chez le blé, l'incompatibilité avec le seigle, Hordeum bulbosum et d’autre espèces est contrôlée par les gènes Krl, Kr2, Kr3, Kr4 (chromosomes 5B. 5A, 5D, lA), qui agissent au niveau de l’ovaire en inhibant la germination du tube pollinique étranger. À l'état récessif (krkr), ils apportent par contre une très bonne aptitude au croisement (Luo et al.. 1992). Le nombre chromosomique différent entre les deux parents peut également causer une incompatibilité au croisement (Cauderon, 1986). L'aptitude au rétrocroisement, indépendante de l'aptitude au croisement en F1, est contrôlée par d'autres gènes (Comeau et al., 1993a et b).
Une fois la fécondation réussie, le développement de l'embryon peut se heurter à des barrières post-fécondation. La première difficulté dans le transfert de gènes est de maintenir au moins temporairement le génome étranger introduit dans le blé. L'élimination des génomes peut en effet se produire à n'importe quel moment. Il s'agit de l'élimination de génomes entiers et non de la diminution du nombre de chromosomes étrangers par rétrocroisement. Ceci peut être dû par exemple à la désynchronisation des mitoses des deux génomes. Cette élimination est souvent souhaitable pour permettre un retour à la fertilité (Comeau et al., 1993 a; 1993 b; Picard et al., 1994).
Il faut bien sûr parvenir à transférer le gène ou le complexe de gènes de l'espèce étrangère au blé. En ce qui concerne la résistance au VJNO, la protection est polygénique, mais il n'est pas nécessaire de transférer le système polygénique complet pour avoir un résultat intéressant (Comeau et al.. 1993b). Le transfert est souvent délicat car la fréquence des échanges intergénomiques est assez faible. En effet, les chromosomes appartenant à des génomes étrangers s'apparient rarement à la méiose. Ceci est dû aux gènes Phl et Ph2 (chromosomes 5B et 3D du blé), qui ne permettent qu'un appariement strictement homologue, mais empêchent l'appariement homéologue entre espèces apparentées.
Or, l'appariement homéologue est indispensable pour permettre l'échange de segments chromosomiques entre les deux espèces. L'allèle mutant récessif ph1b est une forme inactive de Ph1 et permet un très bon appariement homéologue. D'autres allèles mutants, ph1a et ph2a, également récessifs. Permettent un appariement intermédiaire (Sears, 198 1). De Manière générale, le faible taux d'appariement oblige de travailler sur de grosses populations pour augmenter les chances d'observer les évènements rares (Comeau et al., 1987; 1993 a; 1993 b). La culture cellulaire ou tissulaire peut aussi être utilisée pour induire : des translocations (Lapitan, 19 84).
Lorsqu'un gène étranger est effectivement introgressé dans le blé, il n'est pas garanti que son niveau d'expression sera acceptable au niveau agronomique. Dans un fond génétique de blé, le gène s'exprime parfois moins bien que dans son génome d'origine, ou bien ne s'exprime pas du tout (Gustafson et Dera, 1989). Par exemple, la tolérance à l'aluminium transmise au blé par le seigle est sous le contrôle complexe de 18 bras chromosomiques du blé qui agissent comme activateur ou suppresseurs. Son niveau d'expression est très variable. Dans le cas du VJNO, la réaction des F1 est également variable.
Les gènes de tolérance à une maladie s'expriment souvent moins bien que les gènes de résistance. De plus, même les gènes de résistance à l'agent pathogène auront du mal à s'exprimer dans l'environnement du nouveau génome. Beaucoup d'hybrides seront donc inutilisables selon le test d'expression génétique de la F1 (Comeau et al., 1987).
L'obtention d'une lignée stable, viable et fertile n'est pas non plus chose simple. De nombreux problèmes sont Lies au déséquilibre chromosomique. L'exemple du triticale permet de comprendre: pourquoi le nombre chromosomique des hybrides interspécifiques et intergénériques est dans une certaine mesure aléatoire. Wang et H. Hu (1985) ont réalisé le croisement entre le blé tendre (AABBDD) et le triticale (AABBRR). L'hybride F1 est de la forme AABBDR et les gamètes qu'il produit contiennent de 14 à 28 chromosomes ( 7 A, 7 B, 0 à 7 R, 0 à 7 D). En effet, les chromosomes des groupes D et R restent univalents à la méiose et sont distribues aléatoirement dans les gamètes. Ce phénomène cause généralement la stérilité et une forte aneuploïdie de la RCl
(premier rétrocroisement au b1é) (Mujeeb-Kazi et Bernard, 1982; Sharma et Gill, 1983). Ainsi les anthères de la F1 ne contiennent que de 0 à 10 % de grains de pollen viables selon un test à l'acétocarmin, ce qui fait qu'elles ne libèrent pas leur pollen (Comeau et al., 198 ; Zhuang et al., 1985) parlent également de microspores anormales. Quant aux gamètes femelles, ils sont fortement aneuploïdes et seraient même incapable de produire le stimulus nécessaire au déclenchement de la germination des grains de pollen. La F1 présente donc une forte stérilité mâle et femelle.
Les RC1 et RC2 le sont également un peu, comme parents mâles et femelles. Au-delà de la RC3, les difficultés diminuent car le degré d'autofécondation et la proportion de pollen viable augmentent au fur et à mesure que l'équilibre génétique, c'est-à-dire la présence de génome(s) aussi complet(s) que possible, est rétabli (Comeau et al., 1993 a; 1993 b).
L'équilibre est donc rétabli par une série de rétrocroisements avec le blé suivis d'autofécondations.
La non viabilité ou le manque de vigueur de la F1 peuvent être causes par l'incompatibilité entre les génomes des espèces parentales, entre le génome d'une espèce et le cytoplasme de l'autre, ou entre les génotypes du zygote F1et celui de l'endosperme ( Maan. 1983: Sharma et Gill. 1983: Stoskopf. 1993).
Un autre problème est la nécrose hybride, qui désigne la dégénérescence prématurée de l'hybride. Elle survient quand les deux gènes complémentaires Ne1 et Ne2 (portés respectivement par les bras chromosomiques 5BL et 2BS) sont réunis dans le même génome (Tsunewaki, 1992).