Variabilité génétique de la luzerne en monoculture

L’analyse de variance a montré que, pour les caractères mesurés sur la plante cible en monoculture (biomasse, hauteur, nombre de tiges et concentration en protéines), les effets génétiques (variété et génotype hiérarchisé à la variété) étaient généralement significatifs sauf pour la biomasse et le nombre de tiges en coupe 8 (Tableau 9). Pour ces mêmes caractères mesurés sur les luzernes voisines, les effets génétiques de luzerne sur la biomasse étaient généralement significatifs sauf en coupes 3 et 4. Toujours pour les luzernes voisines, les effets génétiques n’étaient significatifs qu’en coupes 1 et 5 pour la hauteur, en coupes 1, 2 et 7 pour le nombre de tiges et en coupes 2, 5 et 7 pour la concentration en protéines (Tableau 10). Les héritabilités au sens large (H2) estimées pour les quatre caractères mesurés sur les luzernes cibles (Tableau 11) sont variables selon les coupes et les caractères et comprises entre 0.25 et 0.87. Les héritabilités de la hauteur sont supérieures à celles de la biomasse ou de la concentration en protéines, les héritabilités pour le nombre de tiges sont plutôt plus faibles. La part de variation observée sur les luzernes voisines et expliquée par la variation génétique de la luzerne est très faible, variant de 0 à 0.31. Elle est plus importante pour la biomasse que pour les autres caractères (Tableau 11).

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Tableau 9 Analyse de variance (F et signification) pour l’effet de la variété de luzerne et du

génotype de luzerne hiérarchisé à la variété pour les caractères (biomasse, hauteur, nombre de tiges et concentration en protéines) des luzernes cibles en monoculture sur les huit coupes de 2011 (coupes 1 à 4) et 2012 (coupes 5 à 8).

Coupe Source de variation Biomasse Hauteur Nombre de

tiges

Concentration en protéines

Coupe 1 (Mai 2011) Variété 17.07*** 39.69*** 11.96*** 11.10***

Génotype (variété) 3.47*** 7.41*** 2.21** 3.72***

Coupe 2 (Juin 2011) Variété 11.60*** 26.71*** 14.57*** 19.02***

Génotype (variété) 3.27*** 4.11*** 1.77* 2.63***

Coupe 3 (Août 2011) Variété 14.55*** 48.92*** 20.12*** 10.89***

Génotype (variété) 4.78*** 7.14*** 4.53*** 4.76***

Coupe 4 (Octobre 2011) Variété 12.10*** 72.28*** 4.75*** 10.73***

Génotype (variété) 4.31*** 5.07*** 2.08** 5.07***

Coupe 5 (Mai 2012) Variété 16.01*** 2.08* 7.12*** 10.32***

Génotype (variété) 4.54*** 1.59 ns 1.75* 3.77***

Coupe 6 (Juillet 2012) Variété 7.72*** 11.34*** 6.49*** 4.63***

Génotype (variété) 2.50*** 4.55*** 2.07* 2.81**

Coupe 7 (Août 2012) Variété 4.81*** 9.27*** 3.79** 4.64***

Génotype (variété) 2.01* 3.75*** 1.34 ns 1.34 ns

Coupe 8 (Octobre2012) Variété 1.38 ns 9.71*** 1.14 ns 2.88*

Génotype (variété) 1.57 ns 7.48*** 1.05 ns 3.42** ***, **, * : effet significatif au seuil de 0.001, 0.01 et 0.05 respectivement, ns : non significatif au seuil de 0.05

Tableau 10 Analyse de variance (F et signification) pour l’effet de la variété de luzerne et du

génotype de luzerne hiérarchisé à la variété pour les caractères (biomasse, hauteur, nombre de tiges et concentration en protéines) des luzernes voisines en monoculture sur les huit coupes de 2011 (coupes 1 à 4) et 2012 (coupes 5 à 8).

Coupe Source de variation Biomasse Hauteur Nombre de

tiges

Concentration en protéines

Coupe 1 (Mai 2011) Variété 2.79** 3.04** 2.51* 1.64 ns

Génotype (variété) 0.64 ns 0.88 ns 0.62 ns 0.64 ns

Coupe 2 (Juin 2011) Variété 11.60*** 0.74 ns 2.39* 2.71*

Génotype (variété) 3.27*** 0.91 ns 0.95 ns 1.30 ns

Coupe 3 (Août 2011) Variété 2.03 ns 1.79 ns 1.94 ns 0.75 ns

Génotype (variété) 1.07 ns 1.10 ns 1.43 ns 1.26 ns

Coupe 4 (Octobre 2011) Variété 2.00 ns 1.98 ns 0.93 ns 1.55 ns

Génotype (variété) 1.13 ns 1.24 ns 1.51 ns 0.92 ns

Coupe 5 (Mai 2012) Variété 2.46* 1.81 ns 0.87 ns 2.53*

Génotype (variété) 1.41 ns 1.96** 1.04 ns 1.02 ns

Coupe 6 (Juillet 2012) Variété 2.32* 1.53 ns 1.15 ns 1.65 ns

Génotype (variété) 2.44*** 1.21 ns 0.85 ns 0.86 ns

Coupe 7 (Août 2012) Variété 1.62 ns 1.21 ns 0.66ns 2.46*

Génotype (variété) 2.42*** 1.07 ns 1.88* 1.34 ns

Coupe 8 (Octobre2012) Variété 2.28* 0.61 ns 0.68 ns 0.94 ns

Génotype (variété) 1.11 ns 1.12 ns 0.91 ns 1.06 ns ***, **, * : effet significatif au seuil de 0.001, 0.01 et 0.05 respectivement, ns : non significatif au seuil de 0.05

Tableau 11 Héritabilités au sens large (H2) pour les caractères mesurés sur les luzernes cibles (biomasse, hauteur, nombre de tiges et concentration en protéines) et la part de variation observée sur les luzernes voisines et expliquée par la variation génétique de la luzerne, mesurée sur les mêmes caractères en monoculture.

* héritabilités calculées pour des caractères qui ne montrent pas d’effets génétiques significatifs

Luzerne cible Luzernes voisines

Coupe Biomasse Hauteur

Nombre de tiges

Concentration

en protéines Biomasse Hauteur

Nombre de tiges Concentration en protéines 1 0.61 0.79 0.49 0.63 0.11 0.10 0.10 0.02* 2 0.56 0.71 0.56 0.66 0.11 0.01* 0.09 0.19 3 0.65 0.82 0.71 0.67 0.06* 0.01* 0.16* 0.02* 4 0.61 0.87 0.36 0.70 0.10* 0.15* 0.09* 0.02* 5 0.70 0.25 0.47 0.65 0.16 0.22 0.00* 0.02 6 0.51 0.54 0.50 0.47 0.31 0.01* 0.00* 0.02* 7 0.40 0.53 0.32 0.41 0.29 0.01* 0.19 0.02 8 0.21* 0.81 0.09* 0.54 0.09 0.00* 0.00* 0.02*

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La variabilité génétique de la luzerne en monoculture a été illustrée par une analyse en composantes principales (ACP) (Figure 26). Les caractères utilisés dans cette analyse sont ceux pour lesquels l’effet génétique de luzerne (effet de la variété ou effet du génotype hiérarchisé à la variété) est significatif. L’ACP a donc été calculée sur la biomasse (coupes 1 à 7), la hauteur (toutes les coupes), le nombre de tiges (coupes 1 à 7) et la concentration en protéines (toutes les coupes) de la plante cible, et sur la biomasse (coupes 1, 2, 5, 6, 7 et 8), la hauteur (coupes 1 et 5), le nombre de tiges (coupes 1, 2 et 7) et la concentration en protéines (coupes 2 et 7) des luzernes voisines. Les deux premiers axes expliquent un total de 46.8% de la variation. L’axe 1 est positivement corrélé aux composantes de rendement de la plante cible (biomasse, hauteur et nombre de tiges) et négativement corrélé aux composantes de rendement des plantes voisines (biomasse, hauteur et nombre de tiges). L’axe 2 est fortement lié à la concentration en protéines de la plante cible et des plantes voisines.

Figure 26 Analyse en composantes principales (ACP) calculée sur les caractères (B:

biomasse, H: hauteur, T: nombre de tiges et P: concentration en protéines) mesurés en monoculture sur la luzerne cible (mo) et les luzernes voisines « Orca » (mov). a Contribution des caractères aux deux premiers axes. b Distribution des génotypes de luzerne sur les deux premiers axes.

Les génotypes de luzerne sont distribués sur l’ensemble du diagramme. Les luzernes cibles des génotypes non fixateurs (11_1, 11_4, 11_6, 11_7, 11_8 et 11_9), des génotypes fixateurs 8_4 et 8_9 de la variété « Krasnokutskaya » et 4_9 ont les valeurs les plus faibles en biomasse, en hauteur, en nombre de tiges et en concentration en protéines. Les plantes voisines de ces génotypes ont des biomasses, hauteurs et nombres de tiges élevés mais des concentrations en protéines faibles. Des génotypes comme G1, 8_2, 5_8 et 4_10 montrent des biomasses, des hauteurs et des nombres de tiges faibles pour les cibles alors que les voisines ont des biomasses et des hauteurs moyennement fortes et des nombres de tiges forts. Les concentrations en protéines de ces génotypes sont élevées pour la cible. Les cibles des génotypes de luzerne 12_7, 12_8, 12_9, 12_10 de la variété « Polder », H1 et 4_1 ont des hauteurs, des biomasses et des nombres de tiges élevés mais des concentrations en protéines faibles. Leurs voisines montrent des hauteurs, des biomasses et des nombres de tiges faibles.