Dans cet article, nous discuterons des quatre étapes impliquées dans le processus de sélection végétale.
Les quatre étapes sont : (1) la création de la variation génétique par divers moyens (2) la sélection (3) l'évaluation et la diffusion en tant que variété et (4) la multiplication et la distribution des semences parmi les agriculteurs.
1. Domestication:
La domestication est le processus consistant à faire pousser des plantes et à garder les animaux sous les soins et la gestion des humains. Il s'agit de la toute première étape visant à augmenter la production alimentaire.
2. Collection de matériel génétique :
une. Le matériel génétique est la somme de tous les gènes présents dans une culture, et il comprend
(i) Toutes les espèces sauvages apparentées aux espèces cultivées,
(ii) Variétés améliorées cultivées,
(iii) Les variétés améliorées qui ne sont plus cultivées, et
(iv) Anciennes variétés locales ou « desi ».
b. La collecte de matériel génétique provenant de différentes sources est une première étape essentielle dans tout travail de sélection.
c. Le matériel génétique est généralement stocké à basse température sous forme de graines.
ré. La collecte de matériel génétique est effectuée à l'intérieur du pays ou à partir d'autres pays.
3. Plant Introduction:
une. C'est le processus d'introduction de plantes ou de matériel génétique provenant d'un pays étranger ou d'introduction de plantes ou de matériel génétique d'une région vers d'autres régions du même pays.
b. L'introduction de la plante est suivie de l'acclimatation, c'est-à-dire l'adaptation d'une plante individuelle ou d'une population de plantes, sous le climat modifié.
c. L'introduction de plantes en provenance d'un pays étranger est appelée introduction intercontinentale de plantes.
Par exemple:
(i) L'arachide a été introduite en Inde à partir du Brésil,
(ii) Le caoutchouc a été introduit d'Amérique du Sud et d'Amérique centrale en Inde,
(iii) Des variétés de blé mexicaines ont été introduites du Mexique en Inde.
ré. Les exemples de plantes ornementales introduites sont innombrables, telles que Jacaranda, Bougainvillea, Salvia, Cosmos, Dianthus, Antirrhinum etc.
e. L'introduction de plantes d'un État d'un pays à un autre État du même pays est appelée introduction de plantes inter-États. Par exemple, des variétés de blé NP ont été introduites de Delhi dans différents états de l'Inde.
F. Objectifs de l'introduction de l'usine
(i) Pour utilisation dans l'agriculture, la sylviculture et l'industrie.
(ii) Pour l'amélioration génétique des cultures économiques.
(iii) Pour étudier l'origine, la distribution, la classification et l'évolution des plantes.
g. Introduction de plantes en Inde :
Les agences suivantes effectuent l'introduction des plantes en Inde :
(i) Division de l'introduction des plantes de l'IARI, Nouveau. Delhi,
(ii) Institut de recherche forestière, Dehradun.
(iii) Enquête botanique de l'Inde.
(iv) Certaines universités, jardins et départements agricoles jouent également un rôle important dans l'introduction des plantes.
Inconvénients de l'introduction des plantes :
En plus des plantes économiquement importantes, l'introduction de maladies nuisibles aux cultures, d'insectes nuisibles et de mauvaises herbes se produit également parfois.
Maladies introduites :
(i) mildiou de la pomme de terre (Phytophthora infestans)
(ii) Feu bactérien du pommier et du poirier (Erwinia amylovora)
Insectes nuisibles introduits :
(i) La tordeuse des tubercules de la pomme de terre
(ii) Pucerons lanigères
Mauvaises herbes introduites :
(i) Argemone mexicana, Lantana.
Toutes les introductions sont soumises à une quarantaine, c'est-à-dire qu'elles sont examinées pour la présence d'insectes, de mauvaises herbes et d'organismes pathogènes, et seules les introductions exemptes de ce qui précède sont autorisées à entrer dans un pays.
4. Hybridation :
L'hybridation peut être définie comme « l'accouplement ou le croisement de deux plantes ou lignées de génotype différent. » L'objectif principal de l'hybridation est de créer une variation génétique. Lorsque deux plantes génotypiquement différents sont croisées, les gènes des deux parents sont rassemblés dans F 1 génération.
Ségrégation et recombinaison produisent de nombreuses nouvelles combinaisons de gènes dans F 2 et les générations suivantes, à savoir, les générations de ségrégation. Le degré de variation produit dans les générations ségrégeantes dépendrait donc du nombre de gènes hétérozygotes dans le F 1 . Cela dépendra à son tour du nombre de gènes pour lesquels les deux parents diffèrent.
Si les deux parents sont étroitement liés, ils sont susceptibles de différer pour quelques gènes seulement. Mais s'ils ne sont pas apparentés, ou ne sont apparentés qu'à distance, ils peuvent différer pour plusieurs, voire quelques centaines de gènes. Cependant, il est très peu probable que les deux parents diffèrent un jour pour tous les gènes. Par conséquent, lorsqu'il est dit que le F 1 est 100 pour cent hétérozygote, il ne fait référence qu'aux gènes pour lesquels deux parents diffèrent. Le but de l'hybridation peut être le transfert d'un ou quelques caractères qualitatifs, l'amélioration d'un ou plusieurs caractères quantitatifs, ou l'utilisation de la F 1 comme variété hybride.
Technique of Hybridization:
Avant d'effectuer l'hybridation, un sélectionneur de plantes doit disposer de toutes les informations sur le moment de la floraison, le moment où l'anthère et. les stigmates sont prêts pour la pollinisation, combien de temps les grains de pollen restent-ils viables, etc.
La technique actuelle comprend les étapes suivantes :
(i) La première étape est la sélection des parents à partir du matériel disponible possédant les caractères souhaités.
(ii) La deuxième étape est l'autofécondation des plantes pour obtenir l'homozygotie dans les caractères souhaités. Cette étape n'est pas pratiquée dans les cultures autogames car elles sont déjà homozygotes.
(iii) La troisième étape est l'émasculation. En cela, les anthères sont retirées avant qu'elles ne mûrissent et qu'elles aient perdu leur pollen. Le but de l'émasculation est d'empêcher l'autopollinisation. Elle n'est pas pratiquée dans les cultures unisexuées.
(iv) L'ensachage, le marquage et l'étiquetage des mâles ainsi que des femelles à utiliser dans les croisements sont effectués.
(v) La cinquième étape est le croisement, dans lequel le pollen des mâles ensachés est saupoudré sur la plante femelle ensachée.
(vi) Enfin, les graines sont récoltées sur les plantes croisées après maturité. Les graines sont conservées séparément et semées au cours de la saison à venir pour élever la génération F 1 .
Hybridation en cultures autogames :
Plusieurs méthodes, comme la méthode du pedigree, la méthode en vrac et la méthode du rétro-croisement sont en pratique.
Méthode généalogique :
Dans cette méthode, des hybrides F 1 possédant des caractères souhaitables sont sélectionnés. Les graines de chaque plante sont collectées et cultivées séparément pour élever F 2 génération. Ce processus est répété pendant plusieurs générations. Enfin, les plantes aux caractères recherchés sont recommandées pour la culture.
Méthode en vrac :
Dans cette méthode, les hybrides F 1 plutôt que d'être cultivés séparément sont cultivés en vrac. Les graines des plantes F 2 sont également semées ensemble et le processus s'est poursuivi pendant 5 à 6 générations jusqu'à l'obtention de l'homozygotie.
Méthode de rétro-croisement :
F 1 hybrides, dans ce procédé, sont traversées par l' un des procédés mentionnés ci - dessus . Cette méthode est utile dans l'amélioration des cultures autogames et allogames.
Hybridation en cultures allogames :
Plusieurs méthodes comme la croix simple, la double croix, la croix supérieure et la croix synthétique.
Croix simple :
C'est un croisement entre deux consanguins. Par exemple, A x B ou C x D. Les hybrides sont distribués directement aux agriculteurs pour la culture.
Trahison:
Il s'agit d'un croisement entre des hybrides F 1 de deux croisements simples différents.
Croisement à trois voies :
Il s'agit d'un croisement entre un hybride F 1 d'un seul croisement et un troisième parent qui est utilisé comme parent mâle. Par exemple,
Croisement du haut :
C'est un croisement entre une variété consanguine et une variété à pollinisation libre.
Variété x Inbred
Croisement synthétique :
Un certain nombre de consanguins sont croisés afin de combiner différents caractères désirables en une seule variété.
Types d'hybridation :
Deux types:
(i) Interspécifique et
(ii) Intergénérique.
(i) Hybridation interspécifique :
Ici, les plantes de deux espèces différentes appartenant au même genre sont croisées ensemble. Elle est également connue sous le nom d'hybridation intra-générique (au sein du même genre). Toutes les variétés résistantes aux maladies, aux insectes, à la sécheresse et au gel du blé, de la tomate, de la canne à sucre, etc., ont été développées par cette méthode.
(1) Canne à sucre :
Deux espèces de canne à sucre sont cultivées en Inde : Saccharum officianarum dans le centre et le sud de l'Inde, tandis que S. barberi est cultivé dans le nord de l'Inde. Ces deux espèces sont sensibles à la pourriture rouge, à la verse et à la sécheresse. Espèce sauvage de canne à sucre, S. spontaneum possède des gènes de résistance aux maladies auxquelles les espèces cultivées sont sensibles.
Par conséquent, pour introduire les gènes de résistance aux maladies, les deux espèces cultivées ont été croisées avec l'espèce sauvage S. spontaneum individuellement et ainsi des cannes à haut rendement et résistantes aux maladies ont été développées.
(50% caractères d'espèces cultivées, 50% caractères d'espèces sauvages)
Il a été constaté que l'hybride présente certaines caractéristiques négatives des espèces sauvages, comme l'absence de teneur en sucre. Il faut donc se débarrasser des mauvais personnages. Pour cela, un croisement arrière est effectué. En rétrocroisement, l'hybride est croisé avec l'espèce cultivée, qui a les caractères de la teneur en sucre.
Ainsi, par rétrocroisement continu, des cannes à haute teneur en sucre ont été obtenues.
(2) Pomme de terre :
Solanum rybinii est une espèce diploïde sauvage de pomme de terre et est résistante au gel et aux infections virales. Une autre espèce S. tuberosum est une espèce cultivée et tétraploïde. Les caractères des espèces sauvages peuvent être introduits dans l'espèce cultivée par hybridation. Mais les deux espèces ne se croisent pas en tant que telles, en raison de niveaux de ploïdie différents. Ainsi, S. rybinii est d'abord élevé au niveau tétraploïde par auto-polyploïdie puis croisé avec S. tuberosum.
(ii) Hybridation intergénérique :
Les croisements réalisés entre des plantes appartenant à deux genres différents constituent une hybridation intergénérique.
(1) Croisement entre la canne à sucre et le sorgho :
La canne à sucre met environ 9 mois à mûrir et aucune autre culture ne peut donc être cultivée. Le sorgho, quant à lui, est une culture de courte durée (3 à 4 mois). Ainsi, des variétés de canne à sucre à maturation précoce ont été développées par croisement avec le sorgho. Mais comme le sorgho a moins de sucre, le croisement donne un hybride avec moins de sucre. Par conséquent, par rétrocroisement répété de l'hybride avec la canne à sucre, des variétés à maturation précoce ayant des teneurs en sucre normales ont été développées.
(2) Croisement entre Triticum et Secale :
En croisant Triticum (blé) avec Secale, l'hybride intergénérique Triticale a été développé.
5. Hétérose (Vigueur Hybride) et Dépression de Consanguinité :
Chez les espèces à pollinisation croisée et les espèces à reproduction asexuée qui sont hautement hétérozygotes, la consanguinité entraîne une grave réduction de la fertilité et de la vigueur - phénomène connu sous le nom de dépression de consanguinité. D'un autre côté, l'hybridation entre des souches non apparentées entraîne généralement une augmentation de la vigueur et de la fertilité, un phénomène appelé vigueur hybride ou hétérosis. La plupart des variétés améliorées des cultures sont soit des hybrides, soit des composites, les deux bénéficiant des avantages de l'hétérosis.
Dépression de consanguinité :
Chez les espèces allogames, la consanguinité entraîne une perte de vigueur et de fertilité ; ce phénomène est connu sous le nom de dépression de consanguinité. Il y a une réduction générale de la taille des différentes pièces et du rendement. Chez de nombreuses espèces, des allèles récessifs nuisibles apparaissent à des fréquences variables. De nombreuses lignées peuvent être perdues en raison d'une réduction sévère de la vigueur et de la fertilité.
Le degré de dépression de consanguinité varie considérablement d'une espèce à l'autre. Certaines espèces, telles que l'oignon, les cucurbitacées, etc., présentent peu ou pas de dépression de consanguinité ; chez des espèces comme le maïs et le bajra, il existe une dépression de consanguinité modérée, tandis que chez certaines espèces, telles que la luzerne et la carotte, la dépression de consanguinité est très sévère. Les espèces autogames, en revanche, sont adaptées à la consanguinité et ne présentent aucune dépression de consanguinité.
Hétérosis (Vigueur Hybride) :
La vigueur hybride, comme son nom l'indique, est une augmentation de la taille, du rendement, de la luxuriance végétative générale, de la résistance aux maladies et aux insectes, etc., observée dans la génération F 1 de certains croisements par rapport aux parents. AF Shull (1914) attribue la vigueur à "l'effet d'un noyau modifié et d'un cytoplasme relativement inchangé l'un sur l'autre".
La vigueur hybride a été exploitée dans des cultures commerciales telles que le maïs, le sorgho, le bajra, le riz, la betterave sucrière, la tomate, le pétunia, le zinnia, le chou et le concombre. Les hybrides F 1 de maïs ont montré des rendements de 30 à 50 pour cent supérieurs à ceux des cultivars originaux à pollinisation libre à partir desquels les lignées consanguines étaient dérivées. L'hétérose est perdue par consanguinité. Ainsi pour maintenir une hétérosis optimale, les graines doivent être produites chaque année en croisant les lignées parentales pures, qui sont constamment entretenues.
Les plantes cultivées à reproduction végétative sont les mieux adaptées pour maintenir la vigueur de l'hybride, car une fois qu'un hybride souhaité a été produit, il y a moins de changements de perte. C'est pour cette raison que les variétés hybrides de mangue, pomme, goyave, rose, dahlia et chrysanthème sont si populaires et disponibles partout.
6. Variétés synthétiques :
Les variétés synthétiques sont produites en croisant dans toutes les combinaisons possibles un certain nombre de lignées qui se combinent bien les unes avec les autres et sont maintenues par pollinisation libre isolée. Les lignées qui servent de parents aux variétés synthétiques peuvent être des clones, des consanguins, des populations synthétiques ou autres.
Les étapes de production de vérités synthétiques sont :
(i) Évaluation des lignées parentales à l'aide du test polycross ;
(ii) Production de variétés synthétiques en mélangeant les graines de toutes les lignées parentales et en récoltant les graines à pollinisation libre de la culture résultante, ou en réalisant tous les croisements simples possibles et en mélangeant leurs graines puis en multipliant les graines ainsi produites.
Les variétés synthétiques offrent de nombreux avantages par rapport aux variétés hybrides :
Ce sont des moyens pratiquement réalisables d'exploiter l'hétérosis dans les espèces où le contrôle de la pollinisation est difficile ; la production de semences est plus simple et moins chère ; l'agriculteur peut conserver sa propre semence ; ils servent de réservoir de matériel génétique et on peut s'attendre à ce qu'ils soient plus performants que les hybrides dans un environnement variable.
7. Mutation Breeding:
Les mutations sont des changements héritables imprévisibles soudains sans aucune étape intermédiaire dans les caractéristiques de l'organisme. En termes moléculaires, la mutation est définie comme le changement permanent et relativement rare dans la séquence des nucléotides. Les mutations peuvent être des mutations chromosomiques, cytoplasmiques ou géniques (ou une mutation ponctuelle).
La mutation a été découverte pour la première fois par Wright en 1791 chez un agneau mâle aux pattes courtes. Plus tard, la mutation a été découverte et étudiée chez Oenothera par Hugo de Vries en 1900 Morgan chez Drosophilla (mutant aux yeux blancs) en 1910, et par plusieurs autres dans divers organismes. Cependant, le terme « mutation » a été inventé par de Vries.
Des mutations peuvent être induites par certains agents physiques et chimiques, appelés mutagènes. Les mutagènes augmentent considérablement la fréquence des mutations. L'action mutagène des rayons X a été découverte pour la première fois par Muller en 1927, et celle des moutardes à l'azote par Averbach et Robson en 1946. En fonction de leur effet sur la survie, les mutations sont classées en quatre groupes : létales, sublétales, sub-vitales, et vitale. La sélection par mutation utilise uniquement des mutations vitales.
Mutagènes physiques :
Ils comprennent divers types de rayonnements électromagnétiques à ondes courtes (irradiation ultraviolette, rayons X, rayons cosmiques) et rayonnements ionisants (rayons gamma obtenus à partir des isotopes radioactifs 60 cobalt et 137 césium. particules alpha, particules bêta, neutrons rapides et thermiques) .
Mutagènes chimiques :
Ils comprennent des produits chimiques comme le gaz moutarde, l'hydrazine, l'éthyl méthane sulfonate (EMS), la diméthyl nitrosoamine (DMN) et l'hydrazide maléique, etc.
Stade auquel se produit la mutation :
La mutation peut survenir à n'importe quel stade du cycle de vie d'un organisme vivant.
1. Avant la formation des gamètes
2. Dans les gamètes
3. Chez les zygotes
4. Dans une cellule corporelle normale ou une cellule somatique
Fréquence de mutation :
La fréquence à laquelle le gène mute est appelée taux de mutation. Le taux de mutation dépend de la position et de la nature des gènes. Les gènes avec un taux de mutation relativement faible sont connus comme des gènes stables et ceux avec un taux de mutation élevé comme des gènes instables. La gamme générale de fréquence de mutation est de 1 sur 20 000 à 1 sur 2 00 000.
Le taux de mutation est influencé par :
1. Gène mutateur (ce gène augmente le taux de mutation), gène suppresseur (ce gène diminue le taux de mutation).
2. Le virus peut augmenter le taux de mutation (par exemple, Zea mays)
3. Environnement (température, différents rayonnements et produits chimiques)
Mutation chromosomique :
Le changement dans la structure des chromosomes est connu sous le nom de mutation chromosomique. Elle est également connue sous le nom d'aberration chromosomique.
Cela peut être dû aux éléments suivants :
(a) Suppression :
Perte d'une partie du chromosome.
(b) Duplication:
Addition ou augmentation d'une partie du chromosome
(c) Inversion:
Inversion de l'ordre des gènes dans une partie du chromosome.
Il est de deux types :
(1) Inversion paracentrique (le segment d'inversion ne porte pas de centromère)
(2) Inversion péricentrique (segment d'inversion avec centromère).
(d) Translocation:
Échange de gènes entre chromosomes non homologues.
Gene Mutation:
Le changement de séquence de bases azotées dans l'ADN ou le gène est connu sous le nom de mutation génique ou ponctuelle. En d'autres termes, le changement dans la structure chimique du gène au niveau moléculaire est également connu sous le nom de mutation génique. Les changements phénotypiques produits par mutation génique sont réversibles, alors qu'en raison de changements structurels et numériques dans les chromosomes, ils sont irréversibles.
Les mutations génétiques sont de deux types :
1. Substitute mutation:
Le changement de paire de bases ou de paire de nucléotides dans un segment d'ADN ou un cistron est appelé mutation de substitution.
Il est de deux types :
(a) Transition:
L'échange de base purique par une base purique ou de pyrimidine par une base pyrimidique dans un segment d'ADN ou un cistron est connu sous le nom de transition.
(b) Trans-version:
La substitution d'une base purique par une base pyrimidique ou vice-versa est connue sous le nom de version trans.
2. Mutation de décalage de cadre :
L'insertion ou la suppression d'une seule base azotée dans la chaîne d'ADN est connue sous le nom de changement de cadre ou de mutation charabia. Par exemple, si le brin antisens de l'ADN est
JOUR AAA GGG GCC AAG AGA
Son transcrit ADN sera :
AO UUU GCC GGG UUG UGG UGU
Le message traduit sera
Méthionine – Phényl alanine – Proline, – Glycine – Phényl alanine – Sérine.
Si une seule base « G » est insérée entre G et U du premier codon, une nouvelle protéine sera produite.
AUG GUU UGG GGG GUU GUG GUC.
Méthionine – Valine – Sérine – Arginine – Valine – Leucine – Leucine.
Réalisations et limites de la sélection par mutation :
1. Un certain nombre de variétés de plantes cultivées ont été développées grâce à la sélection par mutation.
2. Le premier succès commercial avec des mutations induites a été signalé en 1934 avec la sortie d'un nouveau cultivar de tabac 'Chlorina' par irradiation aux rayons X.
Le blé nain indien qui contient le gène du nanisme provenait d'un cultivar japonais 'Norin-10', qui était lui-même un mutant.
3. De nombreuses variétés d'orge contiennent des gènes mutés artificiellement qui contribuent à la réduction de la hauteur, à l'augmentation du rendement, à l'insensibilité à la longueur du jour et à la résistance au mildiou. Sharbati Sonara et Pusa Lerma sont deux mutants de couleur ambrée du blé produits à partir du Sonara 64 à grain rouge et du Lerma Rojo 64A, respectivement. Un gène mutant qui induit un semi-nainage chez le riz a été produit par traitement aux rayons X.
Les mutations induites sont également devenues récemment importantes dans le développement de parents utiles dans les programmes d'hybridation. Quarante-cinq cultivars de riz ont été développés en 1982, soit par rayonnement direct, soit par croisement avec des mutants induits.
4. De nombreuses plantes cultivées sont multipliées par voie végétative même si elles peuvent porter des graines. La pomme de terre, le tapioca et la canne à sucre sont des exemples classiques de telles cultures. Dans celles-ci, l'amélioration génétique se fait par reproduction sexuée mais le maintien des variétés améliorées se fait par clonage. Par exemple, les pommes de terre sont multipliées par les tubercules, les pommes par les boutures et les fraises par les stolons.
5. Les mutations spontanées dans les cellules somatiques d'une plante à propagation végétative sont communément appelées SPORTS. De tels sports souhaitables se produisant dans des plantes à reproduction asexuée bien adaptées peuvent entraîner des améliorations rapides telles que les sports de couleur dans de nombreuses variétés de pommes et des types d'arbustes supérieurs dans les plants de café.
6. Les caractères améliorés grâce à la sélection par mutation incluent la période de floraison, la forme des fleurs, la forme des fruits, les modifications de la teneur en huile et la qualité des protéines.
7. Certaines des limitations importantes de l'utilisation de la sélection par mutation pour l'amélioration des cultures sont :
(i) La plupart des mutations induites sont indésirables et n'ont aucune valeur pour le sélectionneur. De nombreuses mutations induites sont mortelles.
(ii) Le taux de mutation est extrêmement faible et un très grand nombre de plantes doit être criblé pour identifier les quelques individus qui peuvent avoir des mutations souhaitables. Il est tout aussi difficile de cultiver de tels mutants utiles et de les inclure dans des programmes de sélection.
(iii) La stabilité d'un mutant doit être soigneusement testée car certains mutants ont tendance à revenir.
(iv) La plupart des mutations induites sont récessives ; ceux-ci doivent être en double dose pour être exprimés phénotypiquement.
(v) À moins que des mutations ne soient induites dans les gamètes, en particulier dans le pollen, elles ne seront pas facilement incorporées dans la lignée de reproduction.
8. Polyploïdie :
1. Tout organisme dans lequel le nombre de chromosomes complets est supérieur au nombre diploïde est appelé POLYPLOIDDE et le phénomène est connu sous le nom de polyploïdie.
Caractéristiques des polyploïdes :
Les polyploïdes sont caractérisés par :
1. Feuilles grandes, épaisses et vert foncé.
2. Augmentation du nombre de parties florales mais faible floraison.
3. Formation of large pollen grains.
4. Fruits et graines beaucoup plus gros.
5. Augmentation de la taille des cellules avec des noyaux plus proéminents.
6. Augmenter la pression osmotique de la sève cellulaire.
7. Concentration élevée. De Ca, Mg & K.
Types de polyploïdes :
Il existe deux types de polyploïdes :
(i) Les euploïdes sont les formes sous lesquelles le nombre de chromosomes a changé de telle sorte qu'un organisme a un multiple exact du nombre haploïde, comme les triploïdes (3n), les tétraploïdes (4n), les pentaploïdes (5n), les hexaploïdes (6n) et bientôt.
(ii) Les aneuploïdes ou hétéroploïdes sont les formes dans lesquelles le nombre de chromosomes a changé de telle manière qu'un organisme n'a pas un multiple exact du nombre haploïde. Par exemple, 2n-1 (monosomiques), 2n-2 (nullisomiques), 2n+1 (trisomiques), 2n+2 (tétrasomiques), etc.
2. L'euploïdie a été utilisée dans des travaux de sélection et d'amélioration des plantes.
3. Les euploïdes sont de deux types : les autopolyploïdes et les allopolyploïdes.
4. Chez les autopolyploïdes, il y a une multiplication exacte d'un seul et même génome (c'est-à-dire au sein d'une espèce), comme indiqué ci-dessous :
5. Chez les allopolyploïdes, il existe un croisement entre deux diploïdes de génomes différents, comme dans l'hybridation interspécifique.
6. Les allopolyploïdes segmentaires sont intermédiaires entre les auto- et les allopolyploïdes.
7. Dans ces allopolyploïdes, les différents génomes qui sont présents ne sont pas tout à fait différents les uns des autres.
8. Les chromosomes de différents génomes s'apparient dans une certaine mesure et des multivalents se forment.
9. Stebbins a appelé ces allopolyploïdes allopolyploïdes segmentaires.
Induction de la polyploïdie :
1. La polyploïdie chez les plantes peut être induite par un traitement à la colchicine.
2. La colchicine est un alcaloïde obtenu à partir des bulbes de Colchicum autumnale (Liliacées).
3. La colchicine inhibe la formation du fuseau dans les cellules en division et, par conséquent, les chromosomes ne se séparent pas à l'anaphase. Ainsi, un noyau de restitution (c'est un noyau dans lequel les chromosomes se sont divisés mais n'ont pas pu se séparer en deux noyaux filles) se forme. L'effet de la colchicine est temporaire. Lorsqu'une cellule récupère du traitement, un nouveau fuseau se forme et le noyau de restitution subit une mitose normale en tant que cellule polyploïde.
Characters of Autopolyploids:
1. Les autoploïdes se caractérisent par la présence des mêmes caractères que le parent diploïde, sauf qu'ils sont la grande réplique du parent diploïde. Ils montrent de grandes fleurs et des fruits.
2. La taille des cellules, la taille des stomates, les noyaux, etc., sont également plus grandes.
3. Les chloroplastes sont plus présents dans les cellules polyploïdes que dans les cellules diploïdes.
4. Cytologiquement, les autoploïdes sont identifiés par la présence de multivalents.
5. Les autotriploïdes sont hautement stériles en raison de la ségrégation aléatoire de trois chromosomes de chaque trivalent produit.
6. Les autotétraploïdes montrent également une certaine stérilité en raison de la ségrégation irrégulière des quadrivalents et du retard des univalents.
Caractères des Allopolyploïdes :
1. Les alloploïdes présentent une combinaison des caractères des deux formes parentales. Il n'y a rien comme l'effet gigantesque comme on le voit chez les autoploïdes.
2. L' hybride F 1 est totalement ou partiellement stérile. Le doublement des chromosomes chez l' hybride F 1 restaure la fertilité.
Rôle de l'autopolyploïde dans l'amélioration des plantes :
1. L'autoploïdie a été utilisée pour augmenter la taille des graines dans les céréales et les légumineuses, la taille des racines des plantes-racines, la taille des fleurs des plantes ornementales, l'absence de pépins dans les fruits et la quantité d'ingrédients actifs dans les plantes médicinales.
2. Dans certains fruits, des variétés sans pépins sont souhaitées comme dans le raisin, la goyave et la pastèque. Comme les triploïdes sont stériles, la triploïdie est utilisée dans de tels cas pour développer des variétés sans pépins.
Rôle des allopolyploïdes dans l'amélioration des plantes :
1. L'allopolyploïdie est importante dans l'hybridation interspécifique et intergénérique.
2. Les plantes cultivées allopolyploïdes comprennent le blé, la canne à sucre, le coton, le tabac et le sésame.
3. Les genres élevés par allopolyploïdie intergénérique comprennent Triticale (Triticum x Secale) et Raphanobrassica (Raphanus x Brassica).
(1) Origine du blé tendre hexaploïde cultivé :
Les blés sauvages et cultivés forment une série de types diploïdes (AA, 2n = 14), tétraploïdes (AABB, 4n = 28) et hexaploïdes (AABBDD, 6n – 42) avec le numéro de base = 7. Le blé panifiable appartient au groupe hexaploïde et a son origine comme suit :
(2) Origine du coton :
Les cotonniers américains cultivés ont 2n = 52, et les cotonniers asiatiques et les cotonniers sauvages américains ont 2n = 26. Il a été démontré que les cotonniers américains cultivés étaient allotétraploïdes et résultent d'un croisement entre deux formes, suivi d'un doublement chromosomique. dans l'hybride. Le coton Narma longue fibre (Gossypium hirsutum) est un allopolyploïde obtenu en croisant l'espèce indienne G. herbaceum avec l'espèce américaine G. raimondii.
(3) Origine du tabac :
Il existe des preuves que Nicotiana tabacum (2n = 48) est un aliotetraploïde entre N. sylvestris (2n = 24) et N. tomentosa ou certaines espèces apparentées (2n = 24). N. tabacum n'est connu qu'en culture et n'est pas présent en tant qu'espèce naturelle.
(4) Origine du Triticale :
C'est une céréale artificielle, un allopolyploïde entre Triticum (blé) et Secale (seigle). Les variétés de Triticale diffusées sont hexaploïdes (2n = 42) et ont été synthétisées en doublant les compléments chromosomiques d'hybrides stériles entre T. turgidum (blé dur, 2n = 28) et S. cereale (seigle, 2n = 14). (5) Origine d'un nouveau genre allotétraploïde :
Raphanobmssica (2n = 36) de parents diploïdes, à savoir Raphanus sativus (2n = 18) et Brassica oleracia (2n = 18).
9. Sélection :
La sélection est l'une des plus anciennes méthodes d'amélioration des cultures. Elle peut être naturelle ou artificielle et n'est possible que s'il existe des variations dans la culture. Natural Selection agit comme un tamis en faveur des souches et variétés bien adaptées. La sélection naturelle est une règle dans la nature et a entraîné une évolution selon laquelle seuls les plus aptes peuvent survivre. Toutes les variétés locales de cultures sont le résultat de la sélection naturelle.
De nombreuses différences entre espèces et sous-espèces sont apparues en raison de cette pression de sélection. Il opère toujours dans la nature et est l'un des facteurs naturels qui crée des variations dans les variétés de cultures déjà existantes. La sélection artificielle implique la sélection des plantes ayant la combinaison souhaitée de caractères d'une population mixte où les individus diffèrent par leurs caractères.
Les différentes méthodes de sélection artificielle sont :
une. Sélection de masse :
Il est pratiqué dans les plantes à pollinisation croisée comme Zea, Brassica. Dans cette méthode, les plantes sont sélectionnées sur la base de l'expression phénotypique de la population mixte d'une culture. Ensuite, les graines de ces plantes sélectionnées sont obtenues. Toutes les graines sont mélangées en un seul lot et, par conséquent, la méthode est connue sous le nom de sélection massale. Les graines ainsi obtenues sont utilisées pour élever la prochaine récolte. Toujours à partir de ces plantes, la sélection est faite comme précédemment. Ce processus est poursuivi jusqu'à ce que les plantes montrent une uniformité dans les caractères souhaités.
b. Sélection de la ligne pure :
Elle est pratiquée dans les cultures autogames telles que le blé, l'orge, le riz, les légumineuses. Ici aussi, la sélection est faite sur la base de l'expression phénotypique. Mais les graines d'une plante ne sont pas mélangées avec les graines d'une autre. Ainsi, cela implique de tester séparément la descendance d'une seule plante individuelle. La sélection est à nouveau faite à partir des descendances issues des graines d'un seul individu. Cette méthode de sélection à partir d'un seul individu est poursuivie jusqu'à l'obtention d'un véritable type de reproduction.
c. Ainsi, un obtenteur par sélection en lignée pure rend un type particulier, plus ou moins homozygote. Contrairement à la sélection de masse, la descendance est ici constituée d'une population uniforme. La ligne pure manque de variabilité.
D. Sélection clonale:
Cette méthode est pratiquée dans les cultures à multiplication végétative telles que la banane, la pomme de terre, l'oignon, les agrumes, etc. Les clones sont des plantes multipliées par voie végétative à partir d'un seul individu. La constitution génotypique des plantes ainsi propagées n'est pas susceptible de changer. Ici, des clones supérieurs sont sélectionnés sur la base de leurs caractères phénotypiques. La sélection se fait toujours entre clones et jamais à l'intérieur d'un clone, car tous les individus d'un clone ont la même constitution génétique.
10. Culture de tissus végétaux dans le programme d'amélioration des cultures :
Dernièrement, la technologie de la culture tissulaire a joué un rôle crucial dans le programme d'amélioration des cultures. Essentiellement, la méthodologie de la culture tissulaire consiste à séparer les cellules, les tissus ou les organes d'une plante et à les cultiver de manière aseptique dans des conteneurs appropriés sur un milieu nutritif dans des conditions contrôlées de température et de lumière. Les parties cultivées (appelées explants) nécessitent une source d'énergie (généralement du saccharose), des sels, fournissant des macro et microéléments, quelques vitamines et généralement l'acide aminé, la glycine, dans le milieu nutritif.
Les quantités et la nature des sels utilisés varient car il existe plusieurs formulations développées par différents scientifiques. Des hormones et des mélanges de substances telles que l'extrait de levure, l'eau de coco, l'extrait de graines de haricot sont inclus dans le milieu par certains travailleurs. Un embryon excisé ou un bourgeon de pousse peut se développer en une plante entière. Des ovaires pollinisés ont également été cultivés pour donner des fruits mûrs. Néanmoins, des portions d'organes ou de tissus donnent généralement naissance à une masse cellulaire non organisée appelée CALLUS.
Au début des années 50, Skoog et Miller ont montré que des pousses ou des racines peuvent être induites dans le cal (organogenèse) par un équilibre approprié des quantités de cytokinine et d'auxine dans le milieu. Nous savons maintenant que le type de réponse de croissance dans les cultures de tissus dépend de la source des explants, de la composition du milieu et des conditions dans la salle de culture.
Les avantages de la culture tissulaire dans l'amélioration des cultures sont les suivants :
1. Multiplication rapide des plantes désirées (Micro propagation)
2. Multiplication de plantes rares qui se reproduisent par graines avec beaucoup de difficulté.
3. Sauver les embryons qui n'atteignent pas la maturité.
4. Multiplication d'hybrides stériles.
5. Production de plantes indemnes de virus.
6. Fusion de protoplastes ou hybridation somatique.
7. Raccourcir la période de développement de nouvelles variétés de plantes.
8. Pour induire une résistance aux désherbants chez les plantes.
9. Induction et sélection de mutants.
10. Variation somoclonale et technologie de recombinaison de l'ADN.
Il existe quelques autres utilisations de la culture de tissus végétaux telles que la production de semences artificielles et le stockage et l'échange de matériel génétique.
11. Génie génétique et biotechnologie en sélection végétale :
Le dernier intérêt pour l'amélioration des cultures est de ne pas impliquer le génome entier (comme dans la sélection végétale conventionnelle ou dans la fusion de protoplastes). L'objectif du génie génétique ou de la technologie de l'ADN recombinant est d'introduire un ou plusieurs gènes dans un organisme qui ne les possède normalement pas. Cela nécessite l'isolement d'un fragment d'ADN correspondant à un caractère (ou une fonction) souhaitable, en l'accrochant à un vecteur (tel que le plasmide dans une bactérie, Agrobacterium tumifaciens), et en le transférant dans une cellule.
La transformation génétique est également possible par co-culture (incubation du protoplaste receveur avec de l'ADN purifié), électroporation (en appliquant un potentiel électrique élevé pendant quelques micro-secondes pour changer la porosité du protoplaste pour absorber l'ADN) et par micro-injection d'ADN dans la cellule par de fines aiguilles. Bien que le récit ci-dessus puisse sembler simpliste et passionnant, il existe plusieurs obstacles à la réalisation des objectifs.
Le génie génétique réussi nécessite l'identification des gènes souhaités, leur transfert aux cellules d'une plante cultivée cible, leur intégration et leur expression. Nous savons beaucoup de choses sur l'organisation du génome dans un organisme procaryote tel que E. coli Cependant, le matériel génétique des eucaryotes est assez complexe. Notre connaissance actuelle de l'emplacement et de la fonction des gènes spécifiques dans les plantes cultivées est si pauvre que le génie génétique est toujours très problématique. Chaque plante cultivée contient un à dix millions de gènes. Une étude détaillée de l'organisation du génome est nécessaire pour les principales cultures et leurs parents sauvages.
Elevage Transgénique :
Les individus qui sont développés par génie génétique sont appelés transgéniques. Un transgénique peut être une plante, un animal ou un microbe. Les gènes étrangers présents dans un organisme modifié sont appelés transgènes. Les plantes transgéniques contiennent des transgènes. En utilisant des techniques de génie génétique et de biotechnologie, des gènes utiles peuvent désormais être transférés dans des plantes à partir d'un large éventail d'organismes, y compris des espèces végétales non apparentées, des microbes, des animaux et de l'ADN synthétisé en laboratoire. Dans le développement du transgénique, le processus sexuel est contourné.
Les plantes transgéniques ont été développées dans diverses cultures de plein champ, telles que le blé, l'orge, l'avoine, le maïs, la canne à sucre, le colza, le soja, l'arachide, le coton, le tabac, la tomate, la pomme de terre, le tournesol, etc. Le coton BT, un transgénique, est maintenant cultivé avec succès par agriculteurs en Inde. Le coton BT est résistant aux insectes et à haut rendement. Certaines des limitations les plus remarquables de la sélection transgénique sont que les caractères polygéniques ne peuvent pas être manipulés, des performances instables, une faible fréquence et une méthode coûteuse d'amélioration des cultures. Malgré de nombreuses limitations et difficultés pratiques, le génie génétique offre d'immenses possibilités d'amélioration des cultures qui étaient impensables auparavant.
12. Semence améliorée :
L'objectif principal de la sélection végétale est de développer des variétés de cultures supérieures. Les avantages des variétés supérieures ne peuvent être réalisés que lorsqu'elles sont cultivées commercialement à grande échelle. Les semences de variétés améliorées doivent être multipliées à grande échelle afin de les mettre à la disposition des agriculteurs pour une culture à grande échelle. Ici, le mot «semence» fait référence à la semence ou à tout autre matériel de multiplication utilisé pour faire pousser une culture. Par exemple, les céréales produites pour la consommation générale ne sont pas des semences ; seules les céréales produites pour faire pousser une récolte seraient appelées «semences».
D'autre part, les tubercules de pomme de terre produits pour planter une nouvelle culture sont appelés pommes de terre de semence. Lors de la multiplication de variétés destinées à être utilisées comme semences, il est essentiel que la pureté génétique de la variété soit maintenue. Si la pureté génétique n'est pas maintenue, la supériorité de la variété est susceptible d'être perdue. De plus, pour de meilleurs résultats, l'agriculteur doit utiliser de nouvelles semences pures chaque année dans le cas de cultures autogames, et chaque année (variétés hybrides) ou toutes les quelques années (variétés composites et synthétiques) dans le cas de cultures allogames. Cela nécessiterait le maintien de semences de variétés supérieures à l'état génétiquement pur, qui seraient multipliées chaque année pour fournir de nouvelles semences aux agriculteurs.
La semence améliorée a quatre classes :
(1) Semence de sélectionneur,
(2) Semence de fondation,
(3) Semences enregistrées, et
(4) Semences certifiées.
La semence produite par le sélectionneur qui a développé la variété ou par l'institution où la variété a été développée est la semence de sélectionneur. La semence de base est la descendance de la semence de sélectionneur et est utilisée pour produire des semences enregistrées ou des semences certifiées. Les semences certifiées sont cultivées par diverses agences et sont certifiées pour être utilisées comme semences par l'Agence nationale de certification des semences.
Les exigences d'une bonne semence sont :
(1) Pureté génétique,
(2) Pureté physique,
(3) Bonne germination,
(4) Absence de graines de mauvaises herbes,
(5) Absence de maladies, et
(6) Un taux d'humidité optimal.
Les normes minimales de certification varient dans une certaine mesure d'une culture à l'autre. Pour assurer la disponibilité de semences pures de différentes cultures aux agriculteurs, des programmes de semences élaborés (production et distribution) existent dans la plupart des pays. Notre pays dispose également d'un programme de production et de distribution de semences bien organisé sous la forme de la National Seeds Corporation (NSC), de la State Seeds Corporation (SSC) et de l'Agence nationale de certification des semences (SSCA). Ces organisations sont responsables de la certification des semences et de leur distribution.