Biodiversité 10 min

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

illustration Origine et sélection de la remontée de floraison chez le rosier
© gallica.bnf.fr/Bibliothèque nationale de France et T. Thouroude/INRAE

De nouveaux allèles contrôlant la remontée de floraison chez 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 19ème siècle la reine de nos jardins ? Ainsi, pour apporter un éclairage original sur la sélection des rosiers au 19ème siècle, une approche interdisciplinaire visant 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) a été développée.

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, Val de Marne) 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 19ème 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 19ème 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 19ème 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’Osake (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. Diversity and selection of the continuous-flowering gene, RoKSN, in rose. Hortic Res 8, 76 (2021). https://doi.org/10.1038/s41438-021-00512-3

La remontée de floraison en BD

Extrait de la BD sur la remontée de floraison

Jérémy Clotault, enseignant-chercheur de l'Université d'Angers, travaille au sein de l'équipe "Génétique et Diversité des plantes Ornementales" dans l'unité IRHS (Institut de recherche en horticulture et Semences) à Angers. A travers 4 planches de BD, il nous explique pourquoi des rosiers refleurissent après leur 1ère floraison.

bd_remontee_floraison_clotault_j.pdf pdf - 4.68 MB

Particulièrement impliqué dans les rencontres avec le public et dans la vulgarisation scientifique, Jérémy Clotault interviendra à une table ronde lors de la prochaine édition des Utopiales, le festival international de science-fiction, qui se tiendra fin octobre 2021 à Nantes.

L’introduction de rosiers chinois au XIXème siècle a durablement orienté la sélection en Europe

Rosier 'Old Blush'

Le XIXème 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 1228 rosiers de jardin, principalement des XVIIIème et XIXème 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 seize groupes génétiques. Une distinction claire a été trouvée entre les deux pools génétiques fondateurs que sont les rosiers européens anciens et les rosiers chinois. L’analyse temporelle de la structuration indique qu’au cours du XIXème 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 va notamment se poursuivre dans le cadre de l’ANR RosesMonde avec une étude similaire sur des variétés de rosiers des XXème et XXIème siècles.

Publication associée : Liorzou M, Pernet A, Li S, Chastellier A, Thouroude T, Michel G, Malécot V, Gaillard S, Briée C, Foucher F, Oghina-Pavie C, Clotault J, Grapin A (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) 4711-4725.

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.

Roseraie Loubert (49)

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. Nous avions 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, Thouroude T, Pierre S, Toualbia Y, Perrote J, Reynoird J-P, Jammes M-J, Hibrand-Saint Oyant L, Foucher F. 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, et 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 sont 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 pseudo-molécules, représentant les 7 chromosomes du rosier. D'une taille totale de 512 Mpb, assemblée en 551 fragments, ce génome comporterait 44481 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 permettre d’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 des Pays de la Loire de l’ANR, du RFI Objectif Végétal et de l’INRAE.

Fabrice Foucher, Directeur de recherche INRAE à l’unité IRHS, a coordonné le consortium international de séquençage du génome du rosier

Publication associée : A high-quality genome sequence of Rosa chinensis to elucidate ornamental traits
L. Hibrand Saint-Oyant, T. Ruttink, L. Hamama, I. Kirov, D. Lakhwani, N. N. Zhou, P. M. Bourke, N. Daccord, L. Leus, D. Schulz, H. Van de Geest, T. Hesselink, K. Van Laere, K. Debray, S. Balzergue, T. Thouroude, A. Chastellier, J. Jeauffre, L. Voisine, S. Gaillard, T. J. A. Borm, P. Arens, R. E. Voorrips, C. Maliepaard, E. Neu, M. Linde, M. C. Le Paslier, A. Bérard, R. Bounon, J. Clotault, N. Choisne, H. Quesneville, K. Kawamura, S. Aubourg, S. Sakr, M. J. M. Smulders, E. Schijlen, E. Bucher, T. Debener, J. De Riek and F. Foucher
doi: https://doi.org/10.1038/s41477-018-0166-1

 

 

Contacts

Fabrice Foucher UMR IRHS (INRAE - Agrocampus Ouest - Université d'Angers)

Vanessa Soufflet-Freslon UMR IRHS (INRAE - Agrocampus Ouest - Université d'Angers)

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