La sélection génomique, une approche novatrice pour les arbres forestiers

Un travail de sélection de plus de 15 ans pour créer une variété de pin maritime

En France, les plantations de pins maritimes (Pinus pinaster) couvrent une superficie de 0,8 million d’hectares et sont localisées dans les Landes de Gascogne. La production de bois, issue de ces plantations, représente 24 % de la récolte française. En foresterie et particulièrement chez les conifères, la sélection génétique se déroule sur un cycle de 15 ans ou plus. Le croisement des arbres est difficile à mettre en œuvre du fait de leur biologie (floraison très tardive), de leur taille et de leur délai de maturité. Le programme d’amélioration du pin maritime a débuté dans les années 60, à partir de 635 individus remarquables (population G0) sélectionnés dans la forêt des Landes. Ces arbres ont été croisés entre eux et les meilleurs descendants ont été sélectionnés pour constituer la population G1, puis G2.

Prédire les caractères d’intérêt du pin maritime à partir des marqueurs moléculaires

L’utilisation des marqueurs est depuis longtemps proposée pour réduire les coûts et les délais de la sélection génétique ; mais jusqu’à présent aucune application en amélioration forestière n’avait été diffusée. L’objectif de la sélection génomique est de tracer les loci contrôlant les caractères quantitatifs (Quantitative Traits Loci QTL) pour prédire la valeur génétique des arbres. Elle se base sur des marqueurs répartis sur l’ensemble du génome afin d’exploiter les déséquilibres de liaisons entre les marqueurs et les QTL. Le génotypage et le phénotypage d’une population de calibration permet de construire un modèle de prédiction génomique. Compte tenu de la grande taille du génome du pin maritime (24 Gb) et du faible déséquilibre de liaison, un nombre important de marqueurs est nécessaire pour tracer les QTLs contrôlant les caractères d’intérêt.

Accélérer les cycles de sélection grâce à un modèle de prédiction génomique

Deux études de sélection génomique (n=661 arbres et n=818 arbres) ont été développées à partir des générations successives du programme d'amélioration du pin maritime. Pour la première fois chez le pin maritime, les chercheurs ont développé des modèles de prédiction génomique sur les populations parentales pour estimer la valeur génétique de la descendance pour trois caractères d’intérêt : la circonférence, la hauteur et la rectitude du tronc. Pour concevoir leur modèle prédictif, ils disposaient des mesures phénotypiques prises entre 7 et 15 ans. 4 436 marqueurs ont été utilisés dont 3 962 cartographiés sur les 12 groupes de déséquilibre de liaison de la carte génétique. La performance réelle des arbres a pu être comparée avec celle prédite par le modèle statistique. Les chercheurs montrent qu'il est possible d'obtenir un niveau de précision équivalent aux méthodes conventionnelles basées uniquement sur la connaissance des pedigrees. Un plus grand nombre d’individus issus de la troisième génération demande à présent à être génotypé pour valider la méthode. La poursuite du travail est en cours ; ces résultats encourageants pourraient venir révolutionner la sélection en foresterie.

Simplification des croisements et reconstitution des pedigrees pour plus de gains génétiques

La sélection génomique n’est pas encore mise en œuvre en routine mais le génotypage permet dès aujourd’hui d’innover dans les méthodologies de sélection. Depuis 2016, le génotypage complet de la population d’amélioration a été entrepris afin de reconstituer le pedigree de chaque individu pour une meilleure précision de l’évaluation génétique. Par ailleurs, le génotypage permet également d’envisager de nouveaux schémas de sélection en remplaçant, par exemple, les croisements bi-parentaux par des croisements de type polycross (croisement d’une mère avec un mélange de pollens) associés à une reconstitution de pedigree a posteriori. Ainsi, l’intégration des marqueurs moléculaires dans le schéma de sélection du pin maritime permet d’accroitre les gains génétiques et d’accélérer les cycles de sélection.

Ces recherches ont été menées avec le soutien financier de l’Europe dans le cadre des projets internationaux Procogen et Noveltree. Un financement a été obtenu également de la North Carolina State University Cooperative Tree Improvment Programm, ainsi que du GIS Pin Maritime du futur, du Conseil Général des Landes, du Conseil Régional d’Aquitaine et de la Direction Régionale de l’Alimentation, de l’Agriculture et de la Forêt d’Aquitaine.