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Dernière mise à jour : Mai 2018

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UMR 1332 - Biologie du Fruit et Pathologie

UMR 1332 Biologie du Fruit et Pathologie

Equipe Adaptation du Cerisier au Changement Climatique (A3C)

Responsable: Elisabeth Dirlewanger, DR2 INRA, +33 (0)5 57 12 24 61,  e-mail: elisabeth.dirlewanger@inra.fr

Présentation et objectifs de recherches :

L’équipe Adaptation du Cerisier au Changement Climatique (A3C) est rattachée au Département Biologie et Amélioration des Plantes (BAP). L’équipe A3C compte de nombreux partenaires en France et à l’étranger, issus soit du monde académique soit de la filière technico-professionnelle. Son réseau international s’est récemment fortement enrichi grâce au financement par l’Union Européenne d’un réseau COST (Action FA1104, https://www.bordeaux.inra.fr/cherry) coordonné au sein de l’équipe A3C et qui intègre aujourd’hui des spécialistes du cerisier de plus de 30 pays.
Le principal partenaire de l’équipe A3C pour l’expérimentation en plein champ est l’Unité Expérimentale Arboricole (UEA) du centre INRA Bordeaux-Aquitaine, disposant de deux sites, le Domaine des Jarres (Toulenne, en Gironde) et le Domaine de la Tour de Rance (Bourran, en Lot et Garonne).

Les recherches menées par l’équipe A3C visent à comprendre les réponses adaptatives du cerisier au changement climatique. L’objectif principal est de répondre aux questions scientifiques suivantes : Quels sont les critères phénotypiques les plus pertinents pour mesurer les besoins en froid, la levée de dormance, et la tolérance à l’éclatement du fruit chez le cerisier ? Quels sont les déterminants génétiques et moléculaires impliqués dans la variation des caractères liés à la réponse du cerisier soumis à des contraintes environnementales ? Quels sont les données génétiques, phénotypiques et climatiques et les mécanismes à prendre en compte pour prédire les étapes clés de la phénologie et permettre le choix d’idéotypes adaptés aux conditions climatiques futures ?

Le projet comprend l’analyse des caractères de phénologie et de qualité du fruit. Il vise à terme à mettre en place une sélection assistée par marqueurs pour favoriser le choix et la création de matériel végétal adapté aux nouvelles conditions climatiques et produisant des fruits de qualité. L’enjeu économique et sociétal de ces recherches est le maintien, voir l’expansion, de la production de cerisier dans les régions traditionnelles de culture du cerisier et la prospection de nouvelles régions qui deviendront propices à cette culture.

Pour conduire ses recherches l’équipe A3C s’appuie sur le Centre de Génomique Fonctionnelle de Bordeaux et sur le Centre de Ressources Génétiques Prunus.

Axes de Recherches :

1 - Etude de la phénologie du cerisier en lien avec le réchauffement climatique

Chez les espèces fruitières, la floraison est un évènement majeur, dont le bon déroulement influencera la productivité ainsi que la qualité des fruits. La phénologie de la floraison est sous la dépendance directe d’une sortie adéquate de dormance, période de repos déclenchée par la baisse de la température chez les Rosacées. Des nouveaux marqueurs (biochimiques, moléculaires et épigénétiques) sont recherchés pour caractériser la dormance, étape clé de la phénologie. Des techniques de phénotypage à haut débit et non destructrices seront à terme évaluées.

Phénologie du cerisier

En parallèle, une recherche de gènes candidats (GC) impliqués dans les besoins en froid et dans la floraison est réalisée par deux approches complémentaires  : 1) recherche de GC fonctionnels dans l’atlas de gènes du cerisier issu du séquençage haut débit (454) du transcriptome d’un ensemble de tissus de la variété de cerise Regina (1.175.000 séquences de 330 bases) développé par l’équipe A3C, 2) recherche de GC expressionnels basée sur l’analyse d’expression différentielle (DGE) par RNA-Seq réalisée en comparant les niveaux d’expression des gènes entre banques d’ADNc construites à partir de bourgeons à des stades distincts (avant, pendant et après la levée de dormance) d’une variété précoce (Garnet) et d’une variété tardive (Regina). Ces GC sont ensuite cartographiés et ceux qui sont localisés au niveau des QTL sont validés successivement par l’étude des profils d’expression et par la génétique d’association. Dans le cadre de la stratégie d’amélioration du cerisier et en particulier l’obtention de variétés mieux adaptées aux futures conditions climatiques, le principal problème qui se pose actuellement est notre incapacité à tester les arbres sous des conditions climatiques qui n’existent pas encore.

Un des moyens pour contourner ce problème est de développer un modèle qui permettra de prédire le comportement d’un génotype donné dans des conditions environnementales fictives. Un premier modèle de prédiction pour la date de floraison est en cours de construction à partir d’un large jeu de données issues de sites français et européens. A moyen terme, les voies de signalisation clés identifiées par l’ensemble des approches de phénomique et de génomique permettront le développement d’un modèle plus fin et plus représentatif des mécanismes impliqués dans la réponse développementale du cerisier aux conditions environnementales.

2 - La qualité des cerises : la tolérance à l'éclatement

Outre l’élévation des températures le changement climatique devrait s’accompagner d’une évolution des précipitations, avec notamment une augmentation des phénomènes pluvieux orageux pendant le printemps et l’été.
Cette évolution a déjà été observée ces dernières années avec de fortes précipitations au printemps qui ont entrainé des pertes de plus de 80% de la récolte suite à l’éclatement des fruits. Une attention particulière sera donc portée à la tolérance à l’éclatement de la cerise provoqué par la pluie qui constitue actuellement le problème agronomique majeur chez le cerisier.

Eclatement

Le déterminisme génétique de la tolérance à l’éclatement, caractère extrêmement complexe, est étudié par des méthodes classiques de cartographie et de détection de QTL. Le phénotypage utilisé jusqu’à présent se base sur des observations visuelles très fastidieuses puisqu’il est nécessaire d’observer un grand nombre de cerises par génotype pour bien discriminer les différents types d’éclatement existants (voir figure ci-dessus). Des approches phénotypiques plus fines sont en cours d’étude, de façon à permettre une dissection de la tolérance à l’éclatement. Il s’agit de caractériser des composants des parois cellulaires ainsi que les principaux métabolites des fruits de cerise (approches de métabolomique à haut débit). Des corrélations entre la variation de ces caractères et la tolérance à l’éclatement seront calculées. Pour les voies métaboliques potentiellement impliquées dans la tolérance à l’éclatement, des co-localisations entre GC et QTL seront recherchées.

 Dans une deuxième étape, des tests multi-site et des expériences en conditions contrôlées permettront d’étudier plus finement l’interaction entre ces caractères et les conditions climatiques.

Enfin, des approches de modélisation seront aussi développées de façon à prédire le comportement des génotypes vis-à-vis de l’éclatement et à contribuer au développement d’idéotypes. 

Outre ses activités de recherche, l’équipe A3C conduit un programme d’Innovation Variétale et mène des activités d’expertise pour le compte du GEVES :

Méthodologie de l'innovation variétale :

Le programme d’innovation variétale conduit sur le Cerisier met l’accent sur la méthodologie de la sélection. La mise en place d’une stratégie de sélection assistée par marqueurs (SAM) doit permettre d’établir le lien entre les résultats sur le déterminisme génétique des principaux caractères d’intérêt agronomique chez le cerisier et la conduite d’un programme de création variétale. Il s’agit d’intégrer les informations moléculaires pour pouvoir sélectionner les hybrides les plus prometteurs, via des activités de génotypage, à un stade précoce. Cette démarche est d’autant plus intéressante que le cerisier présente une phase juvénile relativement longue, puisqu’il faut attendre de 4 à 5 ans après semis des graines hybrides pour pouvoir observer les premiers fruits. Les principaux caractères visés seront les dates de floraison et de maturité, le poids et la fermeté du fruit, et la tolérance à l’éclatement. A plus long terme, les stratégies de sélection génomique seront aussi explorées.

Le programme de création variétale s’appuie sur une collaboration étroite avec CEP Innovation, partenaire privé qui cofinance une partie du programme depuis 2011 et devient aussi co-obtenteur des futures variétés commerciales.

DHS :

L’équipe A3C réalise pour le compte du GEVES les examens de DHS (Distinction, Homogénéité, Stabilité) pour le cerisier et ses porte-greffes. Les examens DHS consistent à étudier pendant plusieurs années les nouvelles variétés selon des descripteurs bien définis et à confirmer que la demande d’inscription au catalogue officiel est bien recevable. L’activité DHS contribue donc à l’obtention d’un COV (Certificat d’Obtention Végétale nationale ou européen) ou à l’inscription au catalogue officiel des variétés.