Origine et sélection de la remontée de floraison chez le rosier
Une approche interdisciplinaire histoire-génétique qui a permis de mieux comprendre la sélection de la remontée de floraison, capacité à refleurir plusieurs fois au cours d’une année.
Publié le 27 avril 2021(mis à jour : 28 juillet 2022)
De nouveaux allèlescontrôlant la remontée de floraisonchez le rosier
La remontée de floraison
La valeur d’une plante ornementale repose pour beaucoup sur sa floraison en termes de qualité et de quantité. Certains rosiers présentent la capacité à refleurir plusieurs fois au cours d’une année ; ce phénomène s’appelle la remontée de floraison. Quel rôle a pu jouer ce caractère dans le succès de la rose qui est devenue au cours du XIXe siècle la reine de nos jardins ? Ainsi, pour apporter un éclairage original sur la sélection des rosiers au XIXe siècle, une approche interdisciplinaire a été développée. Elle visait à croiser les données issues des analyses historiques (à partir des sources textuelles anciennes) et génétiques (à partir des ressources génétiques conservées par multiplication végétative depuis plusieurs siècles).
Une approche interdisciplinaire
Cette étude a été rendue possible grâce à l’accès aux ressources génétiques et historiques.Les ressources génétiques sont conservées par différentes roseraies, dont la roseraie Loubert (Rosiers-sur-Loire, Maine-et-Loire) et celle du Val-de-Marne (Haÿ-les-Roses) et au sein du CRB Rosiers et Fruits à pépins, hébergé par l’unité IRHS à Angers. Les sources historiques historiques sont issues des ouvrages botaniques, catalogues, bulletins de société horticole…
Une sélection progressive de l’allèle contrôlant la floraison continue au cours du XIXe siècle
Les travaux de l’équipe GDO (Génétique et diversité de plantes ornementales) de l’unité IRHS ont permis de montrer le rôle clé joué par la remontée de floraison, capacité à fleurir plusieurs fois une même année, au cours de la sélection du rosier au XIXe siècle. L’allèle responsable de la floraison continue serait originaire de rosiers sauvages chinois ; cet allèle aurait ensuite été introduit en Europe à partir de rosiers cultivés anciens chinois. L’analyse d’une importante collection de rosiers sauvages et de rosiers cultivés a ainsi révélé une sélection progressive de cet allèle contrôlant la floraison continue au cours du XIXe siècle en Europe. Un nouvel allèle apportant une remontée de floraison plus faible et retrouvé aujourd’hui dans les rosiers cultivés de type Rugosa a également été identifié.
Ce projet a permis de mettre en évidence de nouveaux allèles contrôlant la remontée de floraison chez le rosier. Il s’agit d’une des premières études qui abordent la compréhension du processus de sélection chez une plante ornementale en s’appuyant sur des données génétiques et historiques. La compréhension de ce processus permettra ainsi de mieux appréhender les futures sélections.
Partenaires: Cette étude a été menée par l’unité IRHS (INRAE, Institut Agro, université d’Angers) en collaboration avec les historiens de l’unité TEMOS (université d’Angers, CNRS) ainsi que le Muséum d’histoire naturelle de Chiba (Japon), l’institut technologique d’Osaka (Japon) et le John Innes Center à Norwich (Royaume-Uni).
Financement : Cette étude a été financée dans le cadre du projet Pari scientifique FloRHiGe (région Pays de la Loire).
Publication associée: Soufflet-Freslon, V., Araou, E., Jeauffre, J. et al. (2021). Diversity and selection of the continuous-flowering gene, RoKSN, in rose. Hortic Res 8,76. https://doi.org/10.1038/s41438-021-00512-3
La remontée de floraison en BD
Jérémy Clotault, enseignant-chercheur de l'université d'Angers, travaille au sein de l'équipe GDO dans l'unité IRHS (Institut de recherche en horticulture et semences) à Angers. À travers 4 planches de BD, il nous explique pourquoi des rosiers refleurissent après leur 1re floraison.
Particulièrement impliqué dans les rencontres avec le public et dans la vulgarisation scientifique, Jérémy Clotault est intervenu à une table ronde lors de la prochaine édition des Utopiales, le festival international de science-fiction, qui s'est tenu fin octobre 2021 à Nantes.
Le truc à savoir sur les pétales de roses
Avez vous déjà compté combien de pétales a votre rose ? Une immersion dans les génétiques de ces fleurs parfumées, avec Jérémy Clotault, maître de conférence au sein de l'IRHS (INRAE, Institut Agro Agrocampus Ouest, université d'Angers).
Des nouveaux marqueurs pour la phylogénomique des rosiers
Des milliers de séquences génomiques analysées en vue de résoudre l'origine complexe des rosiers sauvages
Avec l'avènement des techniques de séquençage de l'ADN à haut débit, un grand nombre de séquences génomiques provenant de diverses espèces vivantes est désormais stocké dans les bases de données publiques. Ces séquences peuvent être exploitées pour étudier les relations phylogénétiques entre les espèces, mais encore faut-il cibler les régions du génome les plus informatives.
Les rosiers sauvages (Rosa sp.) ont une histoire évolutive très complexe et les relations existantes entre les 100-150 espèces identifiées sont mal connues. Très récemment, les génomes d'une vingtaine de rosiers sauvages ont été séquencés, ce qui offre un accès sans précédent à la diversité au sein du genre Rosa. Ce dernier représente donc un modèle idéal sur lequel développer un jeu de marqueurs capables de résoudre les relations phylogénétiques entre espèces.
Dans cet article, une méthode générale d'identification et d'évaluation de marqueurs génomiques a été développée en utilisant les génomes des rosiers sauvages disponibles sur les bases de données publiques. Ainsi, 1 856 petites régions du génome, faciles à cibler, ont été repérées sur l'ensemble des chromosomes. Ces séquences ont ensuite été évaluées quant à leur aptitude à résoudre les événements évolutifs survenus sur l’ensemble des 30 millions d'années d'histoire du genre Rosa. Le signal phylogénétique de chacune des séquences a été finement étudié et comparé pour décrire au maximum le jeu de données nouvellement créé.
Ces travaux ouvrent la voie vers une nouvelle exploitation des données de séquençage publiques. Chez les rosiers sauvages, une analyse à grande échelle des relations phylogénétiques entre espèces est désormais envisageable, et permettront de mieux comprendre l’évolution de leurs génomes.
Partenaires : Cette étude a été menée par l'unité IRHS à Angers en collaboration avec l'Institut flamand de recherche en agriculture, pêche et agroalimentaire (Plant science unit, ILVO : Instituut voor Landbouw-, Visserij- en Voedingsonderzoek).
Financeurs : Programme RFI Objectif végétal (région Pays de la Loire, Angers Loire Métropole, Fonds européen de développement régional) et ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche.
Publication associée : Debray K., Marie-Magdelaine J., Ruttink T. et al. (2019). Identification and assessment of variable single-copy orthologous (SCO) nuclear loci for low-level phylogenomics: a case study in the genus Rosa (Rosaceae). BMC Evolutionary Biology 19, 152. https://dx.doi.org/10.1186/s12862-019-1479-z
« Des roses, des rosiers » : un webinaire de la SNHF du 28/09/2021
Fabrice Foucher est directeur de recherche à l’INRAE à Angers au sein de l’IRHS. Il y développe des recherche sur la floraison et la résistance aux maladies foliaires chez le rosier par des approches de génétique et de génomique. Dans le cadre de projets interdisciplinaires génétique-histoire, il aborde l’histoire de la sélection au cours du XIXe siècle et plus particulièrement celle de la sélection de la remontée de floraison.
La remontée de floraison : quelle histoire !
Selon Fabrice Foucher, « la remontée de floraison, capacité à refleurir plusieurs fois au cours d’une saison, a joué un rôle majeur dans le succès des rosiers au XIXe siècle en France. Nous avons étudié la remontée de floraison en combinant des approches génétiques et historiques. Nous nous sommes appuyés sur les très nombreuses sources historiques et aussi les ressources génétiques conservées par multiplication végétative dans les roseraies.
Au cours de la présentation, il s’agira de montrer comment, en combinant des données historiques et génétiques, nous pouvons apporter un éclairage original sur le contrôle de la remontée de floraison et sa sélection au cours du XIXe siècle. Nous avons ainsi montré que la floraison continue était due à la mutation d’un répresseur de floraison. Cette mutation serait apparue en Chine au sein de Rosa chinensis var spontanea. Des rosiers portant cette mutation (comme l'Old Blush) ont été introduits en Europe. Au cours du XIXe siècle, de nombreux croisements ont eu lieu entre les rosiers anciens européens et asiatiques menant aux hybrides modernes, telles que les hybrides de Thé, avec l’obtention d’hybrides intermédiaires (tels que les Bourbons, les Noisettes ou les Hybrides remontants). Nous avons montré une sélection progressive de la mutation au cours du XIXe siècle, avec l’obtention de rosiers de plus en plus remontants. Ces résultats nous interrogent sur le déterminisme génétique de la remontée de floraison, sur de possibles autres sources de remontée de floraison et plus globalement sur la sélection des rosiers au cours du XIXe siècle. »
L’introduction de rosiers chinois au XIXe siècle a durablement orienté la sélection en Europe
Le XIXe siècle représente l’âge d’or de la création variétale en France et en Europe pour le rosier : de très nombreuses variétés ont été produites et des caractères innovants ont été sélectionnés, notamment grâce à des croisements avec des rosiers chinois introduits à cette époque. Mieux comprendre comment la diversité génétique des rosiers obtenus en Europe à cette période s’est construite permettra de mieux raisonner la conservation des ressources génétiques mais aussi leur utilisation pour la création variétale actuelle et pour la recherche, par exemple en génétique d’association.
Pour cela, un échantillon de 1 228 rosiers de jardin, principalement des XVIIIe et XIXe siècles, a été caractérisé avec 32 marqueurs microsatellites répartis sur le génome du rosier. Une analyse discriminante en composantes principales a mis en évidence une segmentation de l’échantillon en 16 groupes génétiques. Une distinction claire a été trouvée entre les 2 pools génétiques fondateurs que sont les rosiers européens anciens et les rosiers chinois. L’analyse temporelle de la structuration indique qu’au cours du XIXe siècle, le fond génétique des variétés de rosiers obtenues en Europe s’est rapproché progressivement de celui des variétés chinoises, jusqu’à en devenir difficilement distinguable.
Cette évolution du fond génétique démontre l’impact important sur le génome des hybridations réalisées dans le but d’introgresser, dans le matériel européen, de nouveaux caractères tels que la remontée de floraison mais probablement aussi certains types de parfums, des couleurs de pétales plus vives, etc.
Ce travail se poursuit notamment dans le cadre de l’ANR RosesMonde avec une étude similaire sur des variétés de rosiers des XXe et XXIe siècles.
Publication associée : Liorzou M., Pernet A., Li S. et al. (2016). Nineteenth century French rose (Rosa sp.) germplasm shows a shift over time from a European to an Asian genetic background. Journal of Experimental Botany, 67 (15), 4711-25.
Partenaires : Cette étude a été réalisée au sein de l’équipe GDO de l’UMR IRHS (INRAE/AGrocampus/université d'Angers), au cours de la thèse de Mathilde Liorzou (financée par le ministère de l’Éducation et de la Recherche). Elle est intégrée dans le projet interdisciplinaire FloRHiGe (Pays de la Loire) avec comme partenaires principaux le CERHIO (UMR CNRS 6258) et les roseraies Loubert, du Val-de-Marne et de Nantes.
Fleurir, ne pas fleurir : une histoire de tango
Chez le rosier, la floraison est contrôlée par une compétition entre répresseur et activateur floraux pour la régulation d’un facteur de transcription.
La valeur des plantes ornementales repose essentiellement sur leurs fleurs. La compréhension des mécanismes de floraison est donc un enjeu essentiel pour cette filière. Le rosier est un modèle original pour étudier la floraison des plantes pérennes du fait de l’existence de différents modes de floraison : rosiers non remontants ou à floraison continue. L'équipe angevine avait précédemment montré que les rosiers non remontants produisent un répresseur floral appelé RoKSN qui empêche de nouvelles floraisons. Ce répresseur est absent chez les rosiers à floraison continue. L’objectif de cette étude était de mieux comprendre la fonction et le mode d’action de ce répresseur.
Chez Arabidopsis thaliana, plante modèle, la production de ce répresseur retarde la floraison. Nous avons pu obtenir des rosiers à floraison continue transgéniques qui accumulent le répresseur RoKSN. Ces rosiers ne fleurissent plus. Nous avons ainsi clairement démontré la fonction répressive de RoKSN. Ce répresseur est en compétition avec un activateur floral (X) pour réguler un facteur de transcription (Y). En présence du répresseur, le facteur de transcription n’interagirait plus (ou moins) avec l’activateur, et la floraison serait bloquée. Ce mécanisme de compétition permet de mieux comprendre l’équilibre entre croissance végétative et florale. Ainsi à terme, de nouvelles voies de contrôle de la floraison chez le rosier et plus globalement chez les plantes pérennes pourront être proposées.
Partenariats : Ces résultats ont été obtenus au cours de la thèse de Marie Randoux (IRHS, thèse soutenue le 18 décembre 2012) et en collaboration avec l’entreprise Delbard et l’IBMP (Strasbourg).
Publications : Randoux M., Davière J.-M., Jeauffre J. et al. (2014). RoKSN, a floral repressor, forms protein complexes with RoFD and RoFT to regulate vegetative and reproductive development in rose. New Phytologist 202 (1), 161-173.
Obtention d’un génome du rosier de très haute qualité, un outil précieux pour la création variétale
Un consortium international regroupant 40 scientifiques, coordonné par lNRAE à Angers et réunissant des chercheurs en France (INRAE, Agrocampus Ouest, université d’Angers), en Allemagne (Leibniz Universität Hannover), aux Pays-Bas (Wageningen University & Research), en Belgique (ILVO Instituut voor Landbouw), en Russie (Russian State Agrarian University) et au Japon (Osaka Institute of Technology) a pu obtenir un génome du rosier de très haute qualité, en combinant les dernières technologies de séquençage de l’ADN à celles de la cartographie classique. Ce génome permet aux chercheurs d’avoir une nouvelle vision sur la composition et l’évolution du génome du rosier. Il ouvre de nouvelles perspectives pour la création de nouvelles variétés, notamment avec l’identification de gènes impliqués dans le nombre de pétales et la densité des épines. Ces résultats ont été publiés dans Nature Plants le 11 juin 2018.
Les études sur le rosier
Le rosier est la plante d'ornement la plus importante du monde pour sa valeur économique, culturelle et symbolique. Les rosiers sont cultivés dans le monde entier et vendus comme rosiers de jardin, fleurs coupées et potées fleuries.
Afin de pouvoir mieux étudier les caractères importants et pouvoir aider les professionnels à sélectionner plus efficacement les nouvelles variétés de rosier, il est indispensable d’avoir accès à un génome de haute qualité. Cela permet d’effectuer des études génétiques indispensables à l'identification de gènes clés impliqués par exemple dans la remontée de floraison, la duplicature (nombres de pétales), les aiguillons, les incompatibilités de croisement ou la résistance aux maladies.
Le séquençage du génome du rosier
En s'appuyant sur une carte génétique à haute densité de marqueurs moléculaires, le génome a pu être assemblé en 7 pseudomolécules, représentant les 7 chromosomes du rosier. D'une taille totale de 512 Mpb, assemblée en 551 fragments, ce génome comporterait 44 481 gènes.
Avec ce nouveau génome, les scientifiques ont notamment pu identifier le gène responsable de la duplicature (nombre de pétales, différence entre fleurs simples et fleurs doubles). Avec la mise au point d’un marqueur génétique qui permet de prédire le nombre de pétales d’une rose, le consortium met ainsi à disposition de la communauté internationale des outils qui peuvent être utilisés pour la sélection.
Ce génome est un outil indispensable pour toute la communauté travaillant sur l’amélioration des rosiers : il va notamment accélérer la création de nouvelles variétés plus résistantes afin de réduire l’utilisation de pesticides. Ainsi, à Angers, les chercheurs étudient la diversité des rosiers et leurs différences afin de montrer quels gènes sont impliqués dans la résistance aux maladies. Une autre étude en cours en lien avec l’obtention de ce génome de haute qualité a pour objectif de comprendre comment sont classées les roses sauvages, ce qui permettrait d’identifier de nouvelles sources de résistance et à terme de mieux contrôler les croisements et ainsi la résistance aux maladies.
Partenaires : Le séquençage du génome du rosier a pu être obtenu grâce au soutien financier de la région Pays de la Loire, de l’ANR, du RFI Objectif végétal et d’INRAE.
Fabrice Foucher, directeur de recherche INRAE à l’unité IRHS, a coordonné le consortium international de séquençage du génome du rosier.
Publication associée : Hibrand Saint-Oyant L., Ruttink T., Hamama L. et al. (2018). A high-quality genome sequence of Rosa chinensis to elucidate ornamental traits. Nature Plants 4, 473–84, doi: https://doi.org/10.1038/s41477-018-0166-1
COMMUNIQUE DE PRESSE - Une équipe de chercheurs du CNRS, de l’Inra et de La Rochelle Université vient de montrer pour la première fois que l’agriculture biologique profite aux colonies d’abeilles mellifères en particulier pendant la période de disette alimentaire à la fin du printemps. L'équipe de recherche a analysé six années de données collectées dans le cadre d’un dispositif, unique à l’échelle européenne, de suivi des abeilles domestiques. Cette étude est parue dans Journal of Applied Ecology le 26 juin 2019.
COMMUNIQUE DE PRESSE - Le rosier... une plante ornementale emblématique de l'histoire de l'humanité d'un point de vue culturel et économique. Un consortium international impliquant l’Inra, l'ENS de Lyon, le CEA, le CNRS et l’Université Claude Bernard Lyon 1, a décrypté le génome du rosier. Ces travaux ont permis de retracer les contributions respectives des rosiers européens et chinois au génome du rosier moderne et d'identifier l'ensemble des gènes impliqués dans les voies de biosynthèse du parfum et de la couleur. Publiés dans la revue Nature Genetics le 30 Avril 2018, ils sont essentiels pour concevoir des variétés qui optimiseront notamment les qualités de la fleur dans un contexte de changements globaux.
