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Inra Val de Loire - UR Amélioration, génétique et physiologie forestières

Site de l'UR AGPF de l'INRA

Pôle Amélioration

Animateurs du Pôle Amélioration : Luc E. PAQUES (DR) et Arnaud DOWKIW (CR)

Le « Pôle Amélioration » a vocation à gérer l’activité de création variétale de l’UR AGPF. Cette activité est constitutive de l’UR AGPF (A=Amélioration) depuis sa création.

Elle constitue une application concrète des connaissances générées par la recherche en génétique et en physiologie. Elle ne se réduit pas à la création variétale puisqu’elle intègre les problématiques de conservation de ressources génétiques forestières in et ex situ ainsi qu’une mission d’expertise et de conseil auprès du Ministère en charge de la forêt pour le déploiement des variétés forestières améliorées.

Les travaux d’amélioration sont – en retour – générateurs de supports expérimentaux pour la recherche « fondamentale ». Ainsi, l’essentiel des collections végétales présentes dans la pépinière de l’INRA d’Orléans est issu des travaux de collecte et de croisement réalisés dans le cadre des programmes d’amélioration. De même, les nombreux dispositifs de terrain installés pour la comparaison de provenances, descendances et de clones de diverses essences forestières à des fins d’amélioration constituent aujourd’hui un outil infiniment précieux pour les recherches sur l’adaptabilité des espèces aux nouvelles contraintes climatiques (réseau Plantacomp).

Les essences faisant l’objet d’un programme d’amélioration au sein de l’UR AGPF sont : le peuplier, le pin sylvestre, le mélèze, le douglas, le merisier et le frêne. Chacun de ces programmes est pris en charge par un chercheur/ingénieur de l’UR AGPF, le pôle Amélioration visant à une gestion collective et interspécifique. D’autres espèces font l’objet de travaux plus modestes (voir la page consacrée à la sélection participative).

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PEUPLIER (Populus nigra, Populus deltoides, P. trichocarpa et leurs hybrides)

Responsable du programme : Catherine BASTIEN

  • importance économique

Le peuplier est une espèce à croissance rapide (maturité 15-20 ans), ce qui compense la faible superficie qu’il représente (1,2% de la forêt française) et lui permet d’occuper la deuxième place pour la production annuelle de bois d’œuvre feuillu, derrière les chênes.

Les peupliers ne sont pas présents qu'en plantations puisque l'espèce peuplier noir (Populus nigra, seule des trois espèces étudiées par l'INRA qui soit autochtone en Europe) forme également des peuplements naturels, en particulier le long des (rares) cours d'eau encore relativement sauvages comme la Loire. (http://peupliernoir.orleans.inra.fr/).

Le peuplier peut être considéré comme l'essence phare de l'Unité AGPF puisqu'elle fait l'objet de travaux de génétique et de physiologie et que ces travaux trouvent une application à la fois en compréhension générale du fonctionnement des arbres dans leur milieu, en sélection variétale et en conservation.

  • principaux critères de sélection

Outre les qualités de croissance et de qualité de bois, les peupliers font l’objet de travaux de recherche très avancés concernant la résistance à un champignon parasite : la rouille foliaire à Melampsora larici-populina. Ce champignon – endémique en Europe – a marqué la mémoire des populiculteurs lorsqu’il a contourné les résistances de variétés hybrides auparavant résistantes et très productives. (cultivar belge « Beaupré » dans les années 90). Les connaissances acquises sur le déterminisme génétique de la résistance à ce champignon chez divers types hybrides de peuplier conduit à orienter la sélection du peuplier vers la recherche de résistances durables et à mieux valoriser l’espèce P. nigra (voir site consacré à la conservation de cette espèce). Parmi les trois espèces traitées ; le peuplier noir est en effet le seul à être autochtone et à avoir ainsi co-évolué avec le champignon.

  • moyens mis en œuvre et réalisations

Plusieurs milliers de génotypes des 3 espèces traitées sont présents en collection à l’INRA d’Orléans ou chez ses partenaires (Pépinière administrative de Guéméné Penfao). Plusieurs centaines de croisements hybrides intra ou interspécifiques ont été réalisés et font l’objet de conservation ou de mesures. Les travaux de sélection sont réalisés dans le cadre d’un GIS (Groupement d’Intérêt Scientifique) qui associe l’INRA, le FCBA et l’IRSTEA. Des variétés de P. deltoides ont été récemment mises sur le marché et d’autres sont en cours d’évaluation.

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PIN SYLVESTRE (Pinus sylvestris)

Responsable du programme : Catherine BASTIEN

  • importance économique

En France, le pin sylvestre est présent à l'état naturel en Alsace, dans les Vosges, le Massif Central, les Pyrénées et les Alpes. En raison de sa rusticité et de sa tolérance à une très large gamme de climats et de conditions de sols, le pin sylvestre a souvent été utilisé en reboisement en plaine là où la régénération et la croissance des autres espèces forestières se révélaient très difficile. Il représente environ 143 millions de m3 de bois sur pied et il est l’essence principale sur 914 000 hectares de forêts (inventaire IGN 2009-2013).

  • principaux critères de sélection

Le programme d'amélioration génétique du pin sylvestre conduit par l'INRA a pour principal objectif de produire des variétés améliorées pour les reboisements en plaine dans la moitié nord de la France. La sélection porte sur quatre critères principaux : l'adaptation aux différentes stations de plaine favorables au pin sylvestre, la croissance en volume, la forme (rectitude du fût et l'absence de fourchaison), et la moindre sensibilité aux pathogènes et insectes ravageurs.

  • moyens mis en œuvre et réalisations

La démarche s'est organisée en plusieurs étapes :
(1) l’évaluation en test de provenances de sources de graines naturelles et artificielles françaises et étrangères a permis d’identifier trois pools génétiques d’intérêt : la provenance naturelle de plaine Haguenau, la plus productive sur tous les sites de test, mais qui présente des défauts de forme à faible densité de plantation ou en situation de forte croissance ; la provenance polonaise Tabórz (région de Mazurie) qui présente un bon compromis forme-croissance, une bonne plasticité et une bonne résistance aux ravageurs ; et la provenance naturelle de moyenne montagne Hanau, moins vigoureuse que la provenance Haguenau mais de forme plus satisfaisante.
(2) la sélection de 180 à 240 « arbres plus » parmi les arbres dominants de chacun des trois pools génétiques a permis l’installation de trois vergers à graines de clones en cours de production (PSY-VG-002, PSY-VG-003 et PSY-VG-004). L’évaluation de la valeur génétique des géniteurs de provenance Haguenau et Tabórz en tests de descendances multi-sites, a permis d’obtenir un gain génétique supplémentaire par éclaircie génétique.

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DOUGLAS (Pseudotsuga menziesii)

Responsable du programme : Jean-Charles BASTIEN

  • importance économique

Importé de l'ouest du continent nord américain vers le milieu du 19e siècle, le Douglas (Pseudotsuga menziesii) couvre actuellement environ 40000 ha en France, représentant un stock de bois sur pied de 112 millions de m3 qui s'accroit de 6 millions de m3 par an.  Entre 7000 et 10000 ha de Douglas sont plantés chaque année en France.

  • principaux critères de sélection

Les critères de sélection sont la tardiveté du débourrement végétatif (évitement des gelées tardives de printemps), la croissance en volume et l'architecture de la branchaison.

  • moyens mis en œuvre et réalisations

Pour satisfaire la demande en graines (environ 500 kg par an), la France dispose de 8 vergers à graine de clones (environ 90 ha) qui sont des populations synthétiques. Ces clones ont été sélectionnés au sein de populations ou descendances maternelles originaires principalement des états de Washington et Oregon, évaluées dans un réseau d'essais plantés en France entière et couvrant près de 500 ha.

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MELEZE (Larix decidua, L. kaempferi et leurs hybrides )

Responsable du programme : Luc E. PAQUES

  • importance économique

Le mélèze d’Europe (Larix decidua) est indigène en France, mais uniquement dans les Alpes. Son aire naturelle et sa productivité y sont restreintes. Les nombreux atouts de l’essence (croissance, architecture, rusticité, bois) ont incité les forestiers à l’utiliser en dehors de son aire naturelle, mais avec d’autres origines, espèce et/ou hybride mieux adaptées. Bien qu’étant la 4ème espèce de reboisement résineuse en France, sa place est y encore modeste. C’est une essence d’avenir.   

  • principaux critères de sélection

Compte tenu de l’intérêt du reboisement en mélèze hors aire naturelle, en zones de plaines, et de  basses et moyennes montagnes, le programme d’amélioration vise à créer des variétés améliorées bien adaptées à ces nouvelles conditions environnementales et à une conduite sylvicole plus intensive. Les critères portent outre la croissance, sur l’architecture de la tige, la résistance aux maladies et la qualité du bois (duraminisation et durabilité).  

  • moyens mis en œuvre et réalisations

La première étape du programme commencée en 1957 à viser à identifier les origines génétiques les mieux adaptées aux nouvelles conditions de reboisement. Les populations sudetica et polonica se sont révélées les plus productives et les plus résistantes au chancre mais ont des formes de tige peu satisfaisantes. Une sélection intra-population est indispensable : elle a commencée en 1990 par l’évaluation d’arbres plus sélectionnés en forêt et de nouveaux enrichissements directement à partir de l’aire naturelle commencés en 2000.

Dans les années 1980 ont commencé les premiers travaux sur l’hybridation interspécifique : plus de 1000 descendances hybrides ont été créées par croisement contrôlés et sont en cours d’évaluation : une première variété  (REVE-VERT) a été sélectionnée. Ce travail est complété par des recherches d’amont sur la vigueur hybride (hétérosis). Une voie d’hybridation F2 est aussi en cours d’évaluation.

Le déploiement des variétés de mélèze –surtout hybrides- est compliqué par voie générative. Diverses alternatives –principalement végétatives par bouturage ‘bulk’ et embryogenèse somatique - sont testées.

A ce jour, un verger à graines de mélèze d’Europe (VG Theil) et un verger hybride (VG Lavercantière) sont exploités commercialement. Deux autres vergers sont en cours d’installation pour satisfaire les besoins croissants.  

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FRÊNE COMMUN (Fraxinus excelsior)

Responsable du programme : Arnaud DOWKIW

  • importance économique

Il existe 48 espèces dans le genre Fraxinus, dont 3 sont autochtones en France : le frêne commun (Fraxinus excelsior), le frêne oxyphylle (F. angustifolia) et le frêne à fleurs (F. ornus). Le frêne au sens large contribue à 4% du volume de bois sur pieds de la forêt française, ce qui en fait la cinquième essence feuillue pour ce critère.

Le frêne commun (Fraxinus excelsior) est le seul à présenter un intérêt sylvicole significatif et l'arrivée de la chalarose du frêne en France en 2008 (maladie due à un champignon parasite originaire d'Asie) a relancé les travaux de recherche sur cette espèce.

  • principaux critères de sélection

Des trois espèces suscitées, seul le frêne commun est valorisé en production de bois d’œuvre en France.

Le frêne est une essence facile, qui ne présentait pas de problèmes majeurs jusqu’à récemment. Les critères de sélection étaient classiques : vigueur et forme (rectitude du tronc et branchaison). S’y ajoutait la précocité de débourrement car les dégâts de gel sur bourgeon terminal entraînant fourchaison et défauts de rectitude.

La donne a considérablement changé avec l’arrivé de la chalarose du frêne (prononcer « kalarose »), maladie invasive due à un champignon originaire d’Asie. Apparue en Pologne au début des années 1990, elle est arrivée en France en 2008 et continue à progresser sur le territoire. La résistance à ce champignon est devenu le critère de sélection numéro un chez le frêne. 

Carte Chalara
  • moyens mis en œuvre et réalisations

Un réseau de dispositifs de comparaison de provenances/familles de Frêne commun avait été mis en place par l’UR AGPF au gré de divers projets européens et nationaux, pour l’essentiel bien avant que la chalarose ne soit décrite. Ce réseau de dispositifs est aujourd’hui mis à profit pour évaluer le potentiel de sélection (et de création) de variétés de frêne résistantes à la maladie. Il s’agit de quantifier la variabilité disponible au sein de l’espèce, d’élucider sa structuration (les plus grandes différences sont-elles entre provenances, entre familles, entre individus d’une même famille ?), de mesurer la part de la génétique (et donc ce qui est héritable) dans l’expression de la résistance et de définir en conséquence la meilleure démarche à adopter pour la création de variétés résistantes.

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MERISIER (Prunus avium)

Responsable du programme : Frédérique SANTI

  • importance économique

Le merisier est un feuillu précieux à croissance rapide, dont le bois peut se vendre en qualité ébénisterie quand les soins sylvicoles ont été corrects.

  • principaux critères de sélection

Les critères de sélection sont la croissance en diamètre (en plusieurs sites, donc aussi l'adaptation), la rectitude, la tolérance à la cylindrosporiose.

  • moyens mis en œuvre et réalisations

Environ 40 dispositifs ont été implantés dans toute la France : comparaisons de valeurs propres (individus multipliés par bouturage), de valeurs en croisement (descendances de croisements contrôlés, descendances triploïdes), effets génétiques de traitements sylvicoles. Les variétés issues de ces travaux comprennent des cultivars et des vergers à graines (cf tableau).

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