Présentation d'un programme international d'amélioration du blé dur pour le bassin méditerranéen

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Ritseaux transnationaux

Présentation

d’un programme

international

d’amélioration

du. blé dur

pour le bassin méditerranéen

Miloudi Nachi-l-, Emmanuel Picard, Philippe Monneveux,

Mustapha Labhilili, Michael Baum, Roger Rivoal

Le réseau Durum wheat SEWANA ou Blé dur SEOUANA (SE : Sud Europe ; OUA : Ouest Asie ; NA : Nord Afrique ou SEWA- NA en anglais avec WA pour West Asin) est né des activités mises en place depuis 1984 dans le cadre de collaborations bila- térales ou multilatérales entre partenaires du Nord et du Sud. Parmi celles-ci, on trouve, en ce qui concerne la France, les actions du ministère des Affaires étrangères dans le domaine de la collaboration technique et scientifique (INRA, universités) et les GRAM (Groupes de recherches agronomiques méditerranéennes). Les chercheurs du programme blé dur CIMMYT/ICAR- DA [l] entretiennent quant à eux, depuis 1977 avec les programmes nationaux des pays du Sud du pourtour méditerranéen, et depuis 1986 avec la France, des relations scientifiques dans le cadre de plusieurs programmes :

- tolérance à la sécheresse chez le blé dur ;

M. Nachit, M. Labhilili : ClMMYT/ICARDA Durum wheat program POBox 5466 Aleppo, Syrie.

E. Picard : Université de Paris-Sud Xl, Laboratoire MVE, Bâtiment 360,91405 Orsay cedex, France.

P. Monneveux : ENSAM-INRA, 2, place Viala, 34060 Montpellier cedex 1, France.

M. Baum : Biotechnoloaies. ICARDA. BP -

5466 Aleppo, Syrie.

R. Rivoal : INRA, Centre de Rennes, Unité nématologie, BP 29,35650 Le Rheu, France. Tirés à part : E. Picard

- biotechnologies in vitro Université Paris Sud/ICARDA/MAE France ;’

- « Use of biotechnologies for ICARDA mendated crops » MAE-FrancelUNDI’/ ICARDA ;

- évaluation des ressources génétiques du blé dur (ICARD~INRA France).

On pourrait faire le même constat pour d’autres équipes européennes (italiennes, bl e ges et espagnoles), américaines (Canada et Etats-Unis) ou australiennes.

Le réseau SEOUANA a été créé en décembre 1993 à l’initiative du programme blé dur CIMMYT/ICARDA (M. Nachit) , de I’INRA-ENSAM Montpellier (I? Mon- neveux) et des membres français du comi- té de pilotage des biotechnologies à I’ICARDA (A. Deshayes pour I’INRA, E. Picard pour l’Université Paris Sud XI). L’objectif du programme SEOUANA est de promouvoir l’amélioration génétique du blé dur (Xticwn tzrrgidum L. var. durunl) pour la tolérance aux stress biotiques et abiotiques ainsi que pour ses qualités pas- tière et semoulière en intègrant différents outils (marquage moléculaire du génome nucléaire, outils morphophysiologiques et biotechnologiques), en visant une utilisation plus efficace des ressources génétiques du blé dur et des espèces apparentées. La mise en œuvre de ce programme est sur le point d’aboutir à l’établissement de cartes de marqueurs moléculaires qui doivent permettre de localiser les loti contrôlant la qualité du grain ainsi que la tolérance du blé aux principaux stress abiotiques et biotiques, ce qui devrait considérablement améliorer l’effl- cacité de la sélection de cette céréale, très importante du point vue alimentaire pour tous les pays du pourtour méditerranéen. La sécheresse est une des causes essentielles des pertes de rendement du blé dur, qui peuvent représenter de 10 à 80 % de la

récolte. D’autres stress viennent fréquem- ment intensifier les dommages causés par la sécheresse : températures extrêmes (froid, et températures élevées en fin de cycle), ou attaques par les maladies racinaires, la céci- domyie (mouche de Hesse). les nématodes et les virus. La sélection pour une meilleu- re résistancekolérance à ces contraintes est diffkile : de fortes interactions génotype x

milieu sont observées dans leur expression et le contrôle génétique de la plupart des carac- tères impliqués est de type polygénique. Les variétés de pays (landraces) et les espèces apparentées sauvages (wild TeLatives) doivent être plus largement évaluées pour amé- liorer les variétés cultivées de blé dur. Le réseau SEOUANA regroupe environ 80 chercheurs appartenant à quelque 40 institutions (centres internationaux CIM- MYT/ICARDA, instituts nationaux agronomiques, universités). Les équipes francophones présentes et actives sont nombreuses et situées +ns 13 pays du bassin méditerranéen, aux Etats-Unis, en Australie et au Canada (jÇgwe). Trois réunions de ce réseau ont déjà eu lieu, à Montpellier (France), Alep (Syrie) et Rabat (Maroc). Une partie du réseau SEOUANA prend une part importante aux programmes WANADDIN (CIMMYT/ICARDA/IFAD) et Interdrougbt (CEE-AIR). Les équipes SEOUANA, aux spécialités et compétences complémentaires, ont entre elles une riche expérience de collaboration : programmeS bâtis autour de modèles génétiques communs, co- encadrements de thèses, stages et visites, échanges d’étudiants, etc. Les équipes fkn- çaises ont reçu un financement de soutien au réseau de la part de l’INRA, de 1993 à 1998. Par ailleurs, une Action de recherche concer- tée (ARC) a été financée par I’AUPELF-UREF pour la période allant de décembre 1995 à décembre 1999 dans le domaine des biotechnologies cellulaires.

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thermioue : variations au sein de l’espèce blé dur et des espèces apparentées, ékde du déterminisme génétique, recherche de cri- tères prédictifs de la stabilité de rendement et de l’effkience d’utilisation de l’eau ; - l’établissement de la carte des marqueurs moléculaires du blé dur et de cartes géné- tiques de croisements interspécifiques, en vue de l’identification par approche QTL

(quantitative trait /OC~), de marqueurs de résistance aux stress abiotiques (stress hydrique) et biotiques (principalement mouche de Hesse et nématodes à kystes) ; - l’amélioration de la qualité ;

- le développement des biotechnologies in vitro, en particulier l’haplodiploïdisation, la culture de cellules isolées embryogènes, la culture de microspores isolées et le sauvetage

- l’utilisation plus effkace des ressources génétiques.

Les programmes menés au sein du réseau ont la particularité de combiner étroite- ment ces différents outils (outils physiologiques, marquage moléculaire, biotechnologies), d’associer différentes équipes et de de porter sur des « modèles géné- tiques » communs à plusieurs partenaires de réseau (varietés-témoins, collections de référence, populations de SSD issues des mêmes croisements et ultérieurement d’haploïdes doublés). En ce qui concerne la cartographie génomique par exemple, il a été décidé de concentrer les efforts et de comparer les résultats en travaillant sur une collection commune de lignées obtenues à partir du croisement cible Cham 1 Le blé dur représente environ 8 % des super-

ficies de blé dans le monde. Il est cultivé principalement dam les pays du bassin mediterra- néen et occupe, dans ces pays, une plaoe importante dans l’alimentation humaine, étant à l’origine de nombreux aliments traditionnels (couscous, taboulé, frikq, pâtes alimentaires, pains et galettes de semoule.. .). La collaboration mkliterranéenne et fkmcophone joue un rôle important dans les recherches internatio- nales sur l’amélioration génétique du blé dur. Le projet scientifique du réseau SEOUANA s’organise autour des axes suivants : - l’étude des caractères mornhophvsiolo-

giques de to!érance aux stresi hydrique et d’embryons immatures ; L x Jenrkh Khetifa.

fXiseau de renréc

Coordïff ateurs

: Baum, D’ovidio, Monneveux, Nachit, Picard, Sorrels

BELGIQUE

ESRfi4G7F~E

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USA

N.¶Qb

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Figure. Institutions et chercheurs participants au réseau SEOUANA international de recherche sur le blé dur. Figure. Institutions and scientists participating in the international SEWANA research network on durum wheat.

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Réseaux transnationaux

Analyse et introgression

des caractères

morphophysiologiques

de tolérance

à la sécheresse

des espèces sauvages

apparentées

chez le blé dur

L’amélioration génétique de la tolérance à la sécheresse d’une espèce cultivée passe par une sélection pour des caractères morphophysiologiques [2] liés au rendement en conditions de sécheresse. Cette sélection « indirecte » exige préalablement une identification et une étude génétique (héritabi- lité, mode de transmission) des caractères retenus. Une telle étude doit être menke sur des populations en ségrégation (populations F2 et BCl, lignées issues de SSD ou d’ha- plodiploïdisation), obtenues à partir de géni- teurs connus ((( matériel de référence »), et qui peuvent également servir à la recherche de marqueurs moléculaires de la tolérance. Ensuite, on effectue une validation du choix des caractères retenus, à partir de schémas de sélection divergente pour ces caractères incluant une évaluation du matériel pro- duit, dans des environnements contrastés et enfin on effectue une recherche de certains caractères de tolérance chez les espèces appa- rentées, et leur introgression chez le blé dur. Plusieurs génotypes de blé dur ont déjà été produits à partir des croisements avec des espèces sauvages ; certains d’entre eux cumu- lent une forte productivité et un niveau élevé de résistance aux stress biotiques (rouilles, septoriose, « puceron russe ))) et abiotiques (sécheresse, froid, et chaleur). Ces résultats sont encourageants et pro- metteurs pour l’utilisation à grande échel- le des espèces sauvages dans l’amélioration génétique du blé dur.

Caractères

morphophysiologiques

au sein des populations

de référence

en cours

de marquage

L’intégration des études physiologiques, génétiques et moléculaires passe par le choix d’un matériel de référence unique servant de base à l’ensemble de ces études. Le choix a été effectué en tenant compte du comportement agronomique des variétés, de leurs caractéristiques physiologiques (caractères racinaires, ajustement osmotique, photo- synthèse, etc.) et de leur capacité androgé- nétique (obtention d’haploïdes doublés faci-

litant les études génétiques et moléculaires ultérieures). Divers caractères morphophysiologiques de tolérance à la sécheresse ont été étudiés sur des populations de lignées SSD obtenues à partir du croisement Chaml x Jennah Khetifa et le seront sur des populations d’haploïdes doublés obtenues à partir du même croisement. Ce matériel de référence permettra une étude génétique de divers caractères morphophysiologiques liés à l’ajustement osmotique et à la pho- tosynthèse ; il servira également de base à une recherche de marqueurs moléculaires de ces caractères.

Caractères

morphophysiologiques

observés

chez les lignées

au cours d’une sélection

divergente

La mise en évidence de relations entre le rendement en conditions de sécheresse et certains caractères morphophysiologiques ne permet pas à elle seule de conclure au rôle de ces caractères dans lés mécanismes de tolérance. La sélection pour ces caractères, suivie d’une évaluation agronomique du matériel issu de la sélection, est une voie possible de validation. Une telle procédure, qui conduit à travailler sur des populations en ségrégation, est par ailleurs susceptible d’apporter des informations utiles sur la génétique (héritabilité, mode de transmission) des caractères concernés.

L’objectif des travaux entrepris est d’éva- luer les effets d’une sélection pour certains caractères morphophysiologiques tels que le volume racinaire, la teneur relative en eau [4], la fluorescence chlorophyllienne [5, 61 et le rapport isotopique du grain (13CP2C) [7], ainsi que pour la qualité de grain (teneur en protéines et caroténoïdes, force de gluten) [SI.

Le calcul de l’héritabilité de ces caractères permettra par ailleurs de préciser les conditions de leur utilisation en sélection. Cette recherche est conduite de plus sur du maté- riel issu de croisements interspécifiques entre espèces tétraploïdes ; ceci devrait pré- ciser l’intérêt potentiel de ces espèces pour l’amélioration du blé dur. Une étude com- parative de schémas de sélection (généalo- gique, « bulk », « F2 progeny ))) menée sur ce matériel a conduit au développement de plusieurs variétés de blé dur (Chaml, Char&, etc.) adaptées aux conditions de sécheresse et qui ont remplacé les variétés locales sur plusieurs millions d’hectares dans le bassin méditerranéen. Une deuxiè-

me génération de variétés de blé dur (Omrabi, Awalbit, etc.), possédant égale- ment un niveau élevé de tolérance à la sécheresse, a déjà été menée en culture dans plusieurs pays. Ces variétés ont un rendement plus stable, moins sensible aux variations climatiques. Les orientations actuelles ciblent également l’adaptation aux températures extrêmes, afin de d&velopper des varié& de blé dur présentant une tolérance cumulée à la sécheresse, au froid et à la chaleur.

Mise en évidence de gènes

candidats

impliqués

dans la

tolérance

à la sécheresse

chez le blé dur

et cartographie

moléculaire

des caractères

associés

aux stress biotiques

et abiotiques

Un croisement Jennah Khetifa x Cham 1 effectué en 1992 a fourni (fin 1995) des lignées qui ont été multipliées et distri- buées à tous les instituts collaborant au projet. Une accession de l’espèce Triticztn~ dicoccoides a été croisée puis recroisée avec Korifla et OmrabiS en 1992. Les populations ont été conduites par la méthode SSD jusqu’au stade F, et multipliées à la géné- ration F,. Les analyses de liaisons pour l’éta- blissement de QTL sont effectuées en uti- lisant des marqueurs de type RFLP, RAI?D, microsatellite, et AFLP [Y]. Le marquage moléculaire par des marqueurs BFLP est réalisé en collaboration avec l’Université Cornell, Ithaca, États-Unis. Les populations de lignées obtenues sont testées au travers d’un réseau d’essais multilocaux. Les informations obtenues à partir de ce réseau d’essai et celles concernant les carac- tères morphophysiologiques seront utili- sées pour l’étude et l’analyse des QTL. Les lignées bien contrastées pour des caractères à hérédité simple seront sélectionnées. Une carte de marqueurs est d’ores et déjà construite et une carte de QTL est en cours d’élaboration.

Par ailleurs, les acquis des études menées sur l’orge par plusieurs laboratoires du réseau sont progressivement transférés au blé dur et aux espèces apparentées, en favorisant, grâce à la synténie entre ces espèces, le posi- tionnement, sur les cartes génétiques, des gènes contrôlant les mécanismes de tolé- rance/résistance considérés [ 101.

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tiher des marqueurs molé- culaires liés aux mécanismes de tolérance à la sécheresse, l’étude des gènes inductibles par un stress hydrique a été entreprise. L’intérêt a porté sur les gènes qui codent pour les protéines Lute enzbryogenesis abun- dam (LEA), qui sont synthétisées spécifi- quement pendant la phase de dessiccation du grain et pourraient faire partie du système de tolérance au stress hydrique. C’est en fin de développement, juste avant la dessiccation finale de l’embryon, que les ARNm et les protéines LEA sont les plus abondants. Cette recherche devrait permettre d’améliorer nos connaissances des bases moléculaires de la tolérance à la sécheresse des blés durs et du déterminisme du comportement de cultivars tolérants ou sensibles [ 111. La définition de marqueurs moléculaires stables liés aux loti contrôlant la tolérance à la sécheresse permet d’envisager une sélection assistée par mar-

queurs pour l’amélioration de ce caractère chez le blé dur, facilitant ainsi le choix du sélectionneur.

Plusieurs stress biotiques interagissent avec le déficit hydrique pour réduire de maniè- re drastique les rendements du blé dur en zones méditerranéennes : c’est le cas des maladies des racines, de la cécidomyie (mouche de Hesse) et des nématodes. L’amélioration de la production du blé dur passe donc dans ces zones par un meilleur contrôle de ces parasites ravageurs. La lutte contre la mouche de Hesse et les néma- todes des céréales ne peut, pour des rai- sons techniques, économiques et environ- nementales, être envisagée que par l’amé- lioration génétique via des gènes de résis- tance efficaces vis-à-vis de facteurs de viru- lence des biotypes visés.

Dans un premier temps, la variabilité de ces parasites sera analysée quant à leur viru- lence, pour réaliser, dans un second temps, des études sur le marquage de la résistance et la sélection de variétés.

Amélioration

de la qualité

du grain chez le blé dur

Chez le blé dur, la qualité du grain est pri- mordiale, faute de quoi c’est le blé tendre, plus productif, qui sera cultivé. Les espèces

sauvages, les variétés locales et les populations de pays représentent une source très riche de variabilité pour les caractères de qualité. Triticuna dicoccoides est utilisé inten- sivement dans l’amélioration génétique de la valeur nutritionnelle et technologique du blé dur. Le rôle de certaines gliadines et gluténines du grain est bien connu. Par contre, les sous-unités rares et des petites protéines riches en cystéine, qui n’ont pas encore bénéficié d’études systématiques de leur variabilité et de leur impact sur la qua- lité [I2], sont l’objet de nos recherches. A partir de la variabilité intraspécifique de base étudiée au sein de la collection de référence du programme SEOUANA (144 accessions et lignées fixées), on a étudié le polymorphisme pour des protéines de réserve (gluténines, gliadines) et des petites protéines riches en cystéine (Lipid tiansfeer proteins, protéines CM inhibitrices d’alpha-amylase, impli- quées dans l’état de surface des pâtes). La relation avec les prédicteurs simples de la qualité des semoules (dureté) et des pâtes (test de sédimentation, farinographe de Brabender) sera établie. La sélection assistée par marqueurs (SAM) ouvre dans ce champ de nouvelles possibilités. Les gliadines de type gamma-45 et gamma-42 et les gluté- nines de faible poids moléculaire (LMW) de type I et 2 ont été associées à la force de gluten chez le blé dur. L’amplification par PCR, technique rapide et simple, des dif- férents allèles de gamma gliadines et LMW gluténines de type 1 et 2 a été développée en collaboration avec l’université de Tuscia, Viterbo, Italie.

Biotechnologies

cellulaires

L’un des objectifs importants du programme blé dur SEOUANA est de promouvoir l’utilisation combinée des outils biotechnologiques et ceux de la sélection classique. Notamment, l’haplodiploïdisation s’est révé- lée être un outil efficace tant en sélection qu’en marquage moléculaire [ 131.

La construction de cartes de marqueurs moléculaires est grandement facilitée par l’utilisation de populations de HD issues des croisements étudiés tant pour étudier leur valeur génétique que pour accéder à la varia- bilité génétique sans ambiguïté (dominan- ce, co-dominante) .

Le premier objectif est d’obtenir, à partir du croisement de référence (ChamI x Jennah Khetifa), un nombre suffisant de lignées HD (200 environ) pour constituer une

population de référence pour la cartographie. Les méthodes de production d’HD ont évolué considérablement au cours des dix dernières années [13]. Le croisement intergénérique avec le maïs représente la seule méthode efficace aujourd’hui pour l’obtention d’haploïdes doublés chez le blé dur. On tente d’améliorer cette méthode (notamment en ce qui concerne la régéné- ration de plantes) [14, 151, tout en déve- loppant la culture in vitro de microspores isolées qui offre de nombreux avantages et pour lesquels des résultats encourageants ont été obtenus (une trentaine de plantes angrogénétiques ont été ainsi récemment obtenues à partir du croisement cible Chaml

x

Jennah Khetifa) [ 161.

Étude de deux modèles

cellulaires

pour la recherche

de critères d’évaluation

au niveau cellulaire

de l’adaptation

aux stress

et pour la sélection

in vifro

Il est probable que les cultures cellulaires in vitro (suspensions cellulaires, cultures de microspores isolées) permettront de tester in vitro la variabilité génétique de réponse aux stress et de classer les génotypes suivant ce critère. Les cultures in vitro offrent aussi la possibilité d’étudier les corrélations entre le comportement cellulaire et celui des plantes obtenues à partir des cellules cultivées avec ou sans contrainte (salinité _Par exemple) [IT]. Pour réaliser ce type de recherche, l’établissement de modèles est nécessaire et deux d’entre eux sont actuel- lement à l’étude :

Il cherche à déterminer si les cultures de suspensions cellulaires obtenues à partir des tis- sus somatiques d’embryons haploïdes ou diploïdes des lignées de blé dur étudiées dans le programme SEOUANA ont un comportement corrélé à celui de ces mêmes lignées aux champs. La question est égale- ment de savoir si on peut utiliser un tel système pour évaluer les ressources géné- tiques au niveau cellulaire afin de caractériser les paramètres métaboliques des suspensions cellulaires soumises aux stress par rapport à un témoin in vitro non stressé. Un autre objectif poursuivi est d’établir des cultures en suspensions cellulaires haploïdes et diploïdes très embryogènes, afin de permettre des tentatives de transformation génétique.

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Réseaux transnationaux

11 s’agit d’étudier la variabilité génétique de la réponse aux stress thermique ou salin des microspores isolées de blé tendre culti- vé in vitro [18]. Le modèle « blé tendre » devra dans ce cas servir à établir un modè- le de culture de microspores isolées trans- posable au blé dur. On analysera la possi- bilité de déterminer au niveau monocellu- laire haploïde (microspores isolées cultivées iiz vitro sous stress) la sensibilité ou la tolé- rance aux stress des lignées de blé tendre ou de blé dur. Y a-t-il une corrélation positive entre le comportement de ces microspores iiz viwo et celui des plantes adultes ? Peut- on enfin sélectionner, au cours de la culture, des microspores pour la tolérance aux stress hydrique ou salin ? L’objectif est de définir les paramètres cellulairks discrimi- nants qui caractérisent la réponse précoce des microspores isolées in vitro aux stress hydrique ou salin. En outre, on cherchera à appliquer la méthode de culture de microspores isolées chez le blé dur afin d’amélio- rer la production de plantes haploïdes chlo- rophylliennes chez cette espèce en vue de la transformer génétiquement en se servant des microspores embryogènes comme cibles dans des expériences de biolistique.

Utilisation

des espèces

apparentées

sauvages

dans l’amélioration

génétique

du blé dur

De nombreux caractères intéressant la tolé- rance aux stress abiotiques (déficit hydrique, salinité, hautes et basses températures) stint présents chez les espèces sauvages des genres

Triticum et Aegilops [ 1 V-231. Ces espèces ont été largement utilisées pour l’améliora- tion de la résistance aux maladies, mais il n’en est pas de même en matière de tolé- rance aux stress abiotiques (multigéniques, et plus délicates à manipuler en sélection). Notre étude passe par une amélioration de la gestion de ces ressources (analyse de la diversité génétique, constitution de collection de référence), de leur évaluation (vis-à- vis des stress abiotiques et biotiques), et par l’introgression des caractères favorables. Les différentes étapes de cette recherche sont :

- le criblage de populations des espèces sauvages et particulièrement d’degilops de différentes espèces et origines, pour la tolérance au stress hydrique, à partir de critères simples (teneur relative en eau, rapport isotopique, tolérance au froid) ; ce criblage est complété par une évaluation

(( en réseau » pour d’autres caractères (résis- tance aux nématodes, aux maladies foliaires et à la mouche de Hesse, au virus de la jaunisse nanisante), ainsi que par des études de structuration de la variabi- lité des Aegilops méditerranéens ; - le criblage spécifique pour la tolérance aux hautes températures et comparaison du blé dur et des Aegilops pour différents mécanismes intervenant dans la tolérance aux stress combinés (déficit hydrique x

hautes températures x hautes intensités lumineuses) ;

- la réalisation de croisements interspéci- fiques : création d’amphiploïdes et lignées recombinantes ;

- la sélection des lignées selon une stra- tégie à deux « voies » : la voie « analy- tique » (suivi des introgressions par marqueurs et évaluation physiologique des recombinants) et la voie « globale » (gestion dynamique des populations dans dif- férents environnements).

Pour mieux répondre aux enjeux que repré- sente pour les zones méditerranéennes l’amélioration génétique du blé dur, les collaborations entre scientifiques travaillant sur le blé dur se sont considérablement développées. Le programme « blé dur SEOUANA » qui s’est donné pour objectifs de développer et de rendre plus efficaces ces collaborations, en les structurant autour de thématiques ou d’outils jugés prioritaires pour l’amélioration génétique du blé dur et en prenant en compte plusieurs niveaux d’intégration, a conduit au développement de variétés tolérantes aux stress biotiques et abiotiques (incluant la sécheresse). Ces nouvelles variétés recombinant productivité et tolérance à la sécheresse commencent à être cultivées sur des grandes superficies. Cette approche globale combine non seulement la sélection conventionnelle, mais également les méthodes de cultures in vitro, les outils morphophysiologiques et les marqueurs moléculaires, pour l’obtenrion d’un ger- moplasme pouvant être utilisé immédiate- ment par les sélectionneurs dans le but d’augmenter la durabilité de.l’agriculture dans l’environnement méditerranéen

1. Nachit MM. Durum integrated research network for Mediterranean dryland. 5th International Wheat Conference, June 10-14, 1996, Ankara, Turkey. Bool< of abstracts, 1996 : 458.

2. Monneveux F! Quelles stratégies pour I’amélio- ration génétique de la tolérance au déficit hydrique des céréales? In : Demarly Y, Chalbi N. eds.

L’amélioration des plantes pour l’adaptation aux milieuxarides. Paris : AUPELF-UAEF, 1991 : 165-86. 3. Al Hakimi A, Monneveux P. Variation of some morphophysiological traits of drought tolerance in tetraploid wheats. In : Damania AB, ed. Biodiversity

and wheat improvement. Chichester, New York, Brisbane, Toronto, Singapour : John Wiley and Sons, 1993 : 199-216.

4. Al Hakimi A, Monneveux P, Galiba G. Soluble sugars, proline, and relative water content (RWC) as traits for improving drought tolerance and diver- gent selection for RWC from 7: polonicum into

7: durum. J Genet and Breeding 1995 ; 49 : 237-44.

5. Ali Dib T, Monneveux P, Acevedo E, Nachit MM. Evaluation of proline analysis and chlorophyll fluorescence quenching measurements as drought tolerance indicators in durum wheat (Triticum tur- gidum L. var. durum). Euphytica 1991 ; 79 : 65-73.

6. Havaux M. La fluorescence de la chlorophylle in

vivo : quelques concepts appliqués à l’étude de la résistance de la photosynthèse aux contraintes de l‘environnement. In : Monneveux P, Bensalem M, eds. Tolérance ti la sécheresse des céréales en zone méditerranéenne. Diversité génétique et améliora- tion variétale. INRA Colloque, no 64, 1993 : 19-30. 7. Al Hakimi A, Monneveux P, Deléens E. Selection response for carbon isotope discrimination in a

Tritcum polonicum x Triticum durum cross : poten- tial interest for improvement of water efficiency in durum wheat. Plant Breeding 1995 ; 115 : 317-25.

8. Nachit MM, Baum M, Impiglia A, Ketata H. Studies on some grain quality traits in durum wheat grown in the Mediterraean environments. In : Di Fonzo F, Kaan F, Nachit MM, eds. Durum wheat qualiiyin the mediterranean region. Options Mediterranéennes, serie A, no 22, CHEAM. Zaragoza, Spain, 17-19 nov. 1993. 1995 : 181-8. 9. Nachit M, Baum M, Autrique E, Sorrells ME, Ali Dib T, Monneveux P. Association of morphophysiological traits with RFLP markers in durum wheat.

In : Tolérance à la sécheresse des céréales en zone méditerranéenne. Diversité génétique et amélio- ration variétale. INRA Colloque, no 64, 1993 : 429-34. 10. This D, This R Les principaux types de marqueurs moléculaires applicables à la sélection pour la tolérance à la sécheresse. Avantages et limites. In : Monneveux P, Bensalem M, eds. ToMrance à /a sécheresse des céréales en zone méditerranéenne.

Diversité génétique et amélioration variétale. INRA Colloque, no 64, 1993 : 405-22.

11. Labhilili M, Joudrier P, Gautier MF. Characte- rization of cDNAs encoding Triticum durum dehy- drins and their exoression oatterns in cultivars that differ in droight tolerance. Plant Science

1995 ; 112 : 219-30.

12. Impiglia A, Nachit MM, Saleh A, Lafiandra D, Porceddu E. Occurrence of unusual storage proteins electrophoretic patterns in durum wheat and their effect on gluten strength. 5th International Wheat Conference, June IO-14,1996, Ankara. Book of abstracts, 1996 : 68.

13. Picar E, Crambes A, Liu GS, Mihamou- Ziyyat A. Evolution des méthodes d’haplodiploï- disation et perspectives pour l’amélioration des plantes. Comptes Rendus de la Société de Biologie

1995 ; 188 : 107-39.

14. Comeau A, Plourde A, St Pierre CA, Nadeau P. Production of doubled haploid wheat lines by wheat x maize hybridization. Genome 1988;

(6)

15. Coumans MP, Boutouchent B, Dusautoir JC, Kaan F. Obtention d’embryons par croisements interspécifiques entre le blé dur et d’autres céréales. In : Monneveux P, Ben Salem M, eds. Tolérance à /a sécheresse des céréales en zone méditerranéenne. Diversité génétique et amélio- ration variétale. INRA Les Colloques, n”64, 1993 : 375-82.

16. Picard E, Touraine P, Ambroise A, De Buyser J. Chlorophyllian, anthocyanic and albinos Triticum durum plants derived from isolated microspore culture. In : Slinkard AE, ed. Proceedings of the 9th International Wheat Genetics Symposium. Saskatoon, 2-7 August 1998 ; 3 : 44-6. 17. Lashermes P. Screening for stress tolerant genotypes via microspore in vitro culture. In : Acevedo E, Conesa AP, Monneveux P, Srivastava

JP, eds. Physiology-breeding of winter cereals for stressed Mediterranean environments. Montpellier, France, July 3-6,1989. INRA Colloques no 55,199l : 461-74.

18. De Buyser J, Touraine R Ambroise A, Picard E. Induction of androgenetic embryos and chlorophyllian plants of Triticum aestivumfrom isolated microspore culture. In : Slinkard AE, ed. Proceedings of the 9th International Wheat Genefics Symposium. Saskatoon, 2-7 August 1998, 7998 : 3 : 175-7.

19. Belhassen E,This D, Monneveux P. L’adaptation génétique face aux contraintes de sécheresse. Cahiers Agricultures 1995 ; 4 : 251-61.

20. Monneveux P, Belhassen E. The diversity of

drought adaptation in the wide crosses. Plant Growth Regulation 1996 ; 20 : 85-92.

21. Xu X, Monneveux P, Damania AB, Zaharieva M. Variation of sait tolerance related traits in wheat and Aegilops. IPBGR Plant Genetic Newsletter 1994 ; 96 : 1 l-6.

22. Al Hakimi A, Monneveux P, Nachit MM. Direct and indirect selection for drought tolerance in alien tetraploid wheat x durum wheat crosses. 5th International Wheat Conference, June 10-14. Ankara. Book of abstracts, 1996 : 172.

23. Pagnotta MA, Impiglia A, Tanzarella OA, Nachit MM, Porceddu E. Variability present in durum wheat landrace Haurani. 5th International Wheat Conference, June 10-14. Ankara. Book of abstracts, 1996 : 67.

An international durum wheat improvement programme for the Mediterranean basin

a very important trop in the Mediterranean basin. It is a traditionai component of the Mediterranean dietand a basic ingredient in manydishes (couscous, frikey, taboule, pastas, flatbreads, etc.}. Similar ta other Mediterranean crops, durum wheatis submitted to severe envi- ronmental constraints such as drought, frost and heat. Some diseases (barley yellow dwarf virus, rusts, powdery mildew, etc.) and parasites (Hessian flK cystnematodes) that are widelydis- tributed in these regions also affect the water deficit, thus causing marked reductions in yield.

Over the last 10 years, scientific collaborations have been developed with the aim of improving tolerance/resistance to these biotic and abiotic stresses, and enhancing durum wheatproduction. The SEWA- NA (South of Europe, West Asia and North A frica) durum wheat network was founded in 1995, with five main objectives: i) to study morphophysiological traits concerning tolerance to water and heat stress, to describe variations within durum wheat and related species, to conduct genetic analyses and define predictive criteria for yield stability and water-use efficiency; ii) to construct a genetic map of intraspecific and interspecific crosses and iden- tify, using a LlTL approach, regions of the genome involved in the genetic control of drought tolerance traits; iii) to improve grain quality through the use of protein and molecular markers; iv) to develop in

vitro biotechnologies (haplodiploidization, cultures of immature embryos, embryogenic isolated cells and isolated microspores) and integrate them in breeding programs; v) to tap genetic resources more efficiently by improving their management and uti- lization. The SEWANA program combinesphysiolo- gical, biotechnological and molecular tools. Most laboratories involved (from research institutes, uni- versities and internationalcenters-ses Figure 1) are conducting research on common genetic models (checks, reference collections, mapping populations, etc.) in order to promote information exchanges and multidisciplinarity Training, visits and workshops also favour the development of these collaborations.

Cahiers Agricultures 1998; 7: 510-5.

Présentation d’un programme international d’amélioration du blé dur pour le bassin

Le retard accumulé en matière d’amélioration du blé dur, l’importance vitale de cette culture pour un certain nombre de pays méditerranéens (à l’origine de nombreux aliments traditionnels : couscous, taboulé, frikey, pâtes alimentaires, pains et galettes de semoule), le nombre relati- vementfaible de chercheurs travaillant sur cette espèce et l’existence de collaborations bilaté- rales nombreuses ont sans doute favorisé I’émer- gence, puis le développement du réseau international Durum Wheat SEWANA ou Blé dur SEOUANA (SE : Sud Europe ; OUA : Ouest Asie ; NA : Nord Afrique ou SEWANA en anglais avec WA pour WestAsia) qui regroupe 40 institutions (centres internationaux CIMMYT/ICAROA, instituts nationaux agronomiques, Université$ situées dans 16 pays (Bassin méditerranéen, Etats-Unis, Australie et Canada) et représentées par environ 80 chercheurs et dontfrois réunions (Montpellier,

Alep, Rabat) ont déjà eu lieu. L’objectif du programme blé dur SEOUANA est de promouvoir une approche globale de I’amélioration génétique de cette céréale pour la tolérance aux stress biotiques et abiotiques ainsi que pour ses qualités pastière et semoulière.

La sécheresse est la principale cause de pertes de rendement chez le blé dur (de 10 à 80 % de la récol- te) dont la culture est principalement pratiquée sous des climats de type méditerranéen, caractérisés par des stress hydriques patiois intenses, ettoujours imprévisibles. D’autres stress (températures extrêmes de froid et de chaleur terminale) ou dégâts causés par les maladies racinaires (mot rot), la cécidomyie (mouche de Hesse), les nématodes et les virus, sont également dommageables. La sélection de la résistanceltolérance à ces contraintes est dif- ficile à cause de leur nature complexe, de leur contrôle polygénique et des fortes interactions géno- type x milieu observées dans leur expression. Le projet scientifique du réseau SEOUANA s’organise autour de 5 axes : l’étude des caractères morphophysiologiques de tolérance aux stress hydrique ; le marquage moléculaire de caractères d’intérêt (résistance aux stress biotiques et abiotiques) ; l’amélioration de la qualité ; le développement des

biotechnologies in vitro (haplodiploïdisation, cultu- ‘re de cellules isolées embryogènes, culture de microspores isolées etsauvetage d’embryons immatures) et l’utilisation plus efficiente des ressources génétiques. Son objectif est de développer et de rendre plus efficaces les collaborations existantes, en les structurant autour de thématiques ou d’outils prioritaires pour l’amélioration génétique, en pro- mouvant la prise en compte de plusieurs niveaux d’intégration, et en centrant les recherches autour d’un matériel commun (variétés-témoins, collections de référence, populations de SSD issues des mêmes croisements ou plus tard d’haploïdes dou- blés). Cette approche globale combine la sélection conventionnelle, avec les méthodes de cultures in vitro, les outils morphophysiologiques et les marqueurs moléculaires, pour l’obtention d’un matériel végétal utilisable immédiatement par la sélection. Cela a déjà conduit au développement de variétés tolérantes aux stress biotiques et abiotiques, incluant la sécheresse. Ces nouvelles variétés, combinant productivité ettolérance à la sécheresse ainsi qu’à plusieurs maladies et ravageurs, devraient être pro- chainement développées.