- Isabelle Goldringer (DR Inra, resp.)

- Jérôme Enjalbert (CR Inra)

- Michel Rousset (DR Inra)

- Nathalie Galic (TR Inra)

- Sophie Pin (TR Inra)

- Julie Dawson (Post-Doc Inra)

- Yves Rousselle (thèse soutenue le 21 Mai 2010)

- Mathieu Thomas (Doctorant Inra, ED FdV 2008-2011)

- Abdul Rehman Khan (Doctorant, ED SdV 2009-2012)

- Stephanie Thépot (Doctorant, ED SdV 2010-2013)

- Pierre Rivière (Doctorant, ED SdV 2010-2013)

- Stéphane Sabourin (stage BTSA)

- Elie Guillo (stage BTSA)

Thème de recherche: Gestion dynamique de la biodiversité cultivée et sa valorisation à travers des agro-écosystèmes durables innovants

Objectifs:

–        Comprendre le rôle de la sélection naturelle et des pratiques de gestion dans l’évolution des populations / variétés => sélection & migration

–        Identifier / construire des pratiques de gestion qui permettent la conservation de la diversité, le maintien du potentiel evolutif et le développement de populations / varietés adaptées à des systèmes agricoles durables

Méthodes et supports exp. :

• Programme de gestion dynamique expérimental
• Etude de populations / variétés issues de gestion / sélection à la ferme
• Analyse d’un caractère adaptatif modèle: précocité de floraison
• Modélisation

Contexte : La mise en place d’une gestion durable de la biodiversité est un enjeu important car le maintien de la diversité génétique détermine la capacité d’une population à s’adapter aux changements futurs, qu’ils soient liés à l’environnement, à la demande de la société, ou encore aux besoins des agriculteurs. Cette préoccupation est cohérente avec le renouveau des modes de pensée qui s’appuierait sur une meilleure utilisation des fonctionnalités écologiques des milieux cultivés « de manière à assurer un fonctionnement écologiquement durable des écosystèmes productifs et à renouveler en permanence les ressources naturelles » (Griffon et Chevassus-au-Louis 2008). A la suite de l’émergence de nouveaux acteurs dans la gestion de la biodiversité et l’innovation variétale, tels que des réseaux d’agriculteurs (Bonneuil et al. 2006, Bonneuil et Demeulenaere 2007), nous nous intéressons en particulier à la gestion à la ferme en analysant le rôle de différents facteurs évolutifs critiques (régime de reproduction, migrations, sélection naturelle et pratiques de sélection) à partir du programme de gestion dynamique (GD) expérimental, de l’étude de populations/variétés gérées à la ferme et de la modélisation. Les questions seront abordées selon deux angles : (1) comprendre le rôle des mécanismes naturels et des pratiques de gestion des acteurs dans l’évolution des populations/variétés conduites en gestion dynamique à la ferme ; (2) identifier des pratiques de gestion et des conditions de culture qui permettent la conservation de la diversité et le maintien du potentiel évolutif dans un réseau d’échanges de semences, et le développement de variétés/populations adaptées aux conditions locales et aux besoins des agriculteurs.

Quatre axes de recherche :

–        1. Comprendre les mécanismes évolutifs à l’origine de la différenciation des populations, notamment les pressions de sélection liées à l'adaptation locale et la compétition inter-individuelle

–        2. Etudier un système de gestion à la ferme et analyser le lien entre les pratiques de gestion et la diversité génétique

–        3. Co-construire avec les paysans (et d’autres acteurs) un programme de sélection de variétés-populations de blé adaptées à des conditions d’agriculture durable (AB,..) et diversifiées

–        4. Etudier l’impact de la diversité cultivée à l’échelle de la parcelle sur la biodiversité sauvage et les services écosystémiques associés et Mesurer la diversité à l’échelle du territoire (développement d’un indicateur)

 

 

 

Axe 1. Mécanismes génétiques et épigénétiques de l’adaptation climatique de populations de Blé cultivées dans des environnements contrastés: J. Enjalbert

–        Collaborations: C. Vitte, Eq. M Falque, projet européen SOLIBAM WP2

–        1.1 Etude de la différenciation de la précocité de floraison entre populations / variétés et recherche des mécanismes impliqués dans ces réponses: thèse AR Khan, I. Goldringer

–        1.2. Développement de marqueurs de l’état épigénétique chez le Blé: thèse AR Khan

–        1.3. Affiner la compréhension du rôle des différents gènes et de leur interaction en utilisant une population multiparentale hautement recombinante (MAGIC): thèse S Thépot – M Rousset

• => Analyser plus de gènes, marquage dense du génome

 

 

Axe 2. Gestion à la ferme et effet des pratiques de gestion sur la diversité génétique

• Migrations entre populations / échanges de semences (I Goldringer) : Nous poursuivons la caractérisation des réseaux d'échanges à la ferme pour évaluer leur capacité à développer de nouvelles populations adaptées localement et leur rôle dans la gestion des ressources génétiques. La migration entre les populations est un mécanisme fondamental pour le maintien de la variabilité dans un système de GD. Les objectifs sont à la fois de maintenir l’adaptation locale des populations et de préserver la diversité et le potentiel adaptatif. Pour cela, il est fondamental d’optimiser la quantité et la qualité des migrations à apporter entre les populations. Cette optimisation constitue la problématique principale de la thèse de Y. Rousselle. Un programme de simulation d’évolution de caractères neutres et quantitatifs dans une population sous l’effet de pressions sélectives a été modifié et étendu pour traiter le cas de métapopulations (Neuenschwander et al. 2008). Afin de valider le fonctionnement de ce modèle de simulation, il sera nourri par les informations issues de l’expérience modèle de GD des populations de blé. Puis il sera utilisé pour tester la capacité de la gestion à la ferme à préserver la diversité génétique, le potentiel évolutif et l’adaptation locale des populations.

–        Approche expérimentale: Hétérosis et dépression hybride dans les populations de GD (thèse Y Rousselle)

–        Analyse des échanges de semences (migrations) et de leurs effets sur la structuration de la diversité génétique dans la gestion à la ferme (thèse M Thomas, AR Khan, Master S Thépot, coll. C Bonneuil & E Demeulenaere, RSP)

–        Modélisation en métapopulation, rôle des migrations, effet de la topologie des réseaux sur le maintien de la diversité génétique (thèses Y Rousselle, M Thomas, coll. C Bonneuil, F Hospital & éq. J Goudet)

 

Axe 3. Sélection participative

J Dawson, thèse  P Rivière, N Galic, S Jouanne, I Goldringer, coll. RSP, SOLIBAM WP6

Nous avons acquis beaucoup de connaissances sur la sélection naturelle, ses effets sur l’évolution des caractères adaptatifs et son impact sur la diversité neutre. Nous étendrons ces résultats en recherchant les traces de l’adaptation locale dans les populations/variétés gérées à la ferme. En parallèle, nous étudierons le rôle de la GD à la ferme dans le maintien et le développement de ressources adaptées à une agriculture à faible niveau d’intrants ou biologique et rechercherons des pratiques de sélection ou de gestion qui permettraient d’orienter favorablement l’évolution des caractères d’intérêt agronomique et de qualité nutritionnelle. En établissant des liens entre chercheurs agronomes et sélectionneurs d’une part, agriculteurs et utilisateurs d’autre part, le projet vise également à mettre en place un cadre pour développer à long terme ces méthodes de gestion et de sélection. Un lien fort avec l'enseignement et la formation de groupes d’agriculteurs et de consommateurs permettra de sensibiliser le grand public à l’importance de la préservation de la diversité génétique cultivée, et d’accroître l’intérêt du monde agricole pour la biologie des populations dans le contexte de l’agronomie. En plus des collaborations avec les membres du Réseau Semences Paysannes, nous souhaitons développer ces projets en étroite collaboration avec M. Finckh (Allemagne), M. Wolfe (UK) et d’autres partenaires européens.

Axe 4. Diversité cultivée dans les agro-écosystèmes

• Etudier l’impact de la diversité cultivée à l’échelle de la parcelle sur la biodiversité sauvage et les services écosystémiques associés : I Goldringer, N Galic, coll E Porcher (MNHN)
• Mesurer la diversité à l’échelle du territoire, développement d’un indicateur: I Goldringer, P Montalent, coll C Bonneuil, I Bonnin & R Goffaux (FRB).
  Afin de répondre aux objectifs de stoper l'érosion de la biodiversité (SEBI2010) et pour répondre aux besoins des politiques publiques (MAE…), nous proposons un indicateur composite qui intègre:
  
  • Distances génétiques entre les variétés,
  • Diversité intra-variétale
  • Répartition des variétés dans l’espace agricole

 

PLUBLICATIONS RECENTES:

• Rhoné, B., Vitalis, R., Goldringer, I., Bonnin, I. (2010) Evolution of flowering time in experimental wheat populations: a comprehensive approach to detect genetic signatures of natural selection. Evolution, 4-7: 2110--2125.

• Rousselle, Y., Thomas, M., Galic, N., Bonnin, I., Goldringer, I. (2010) Inbreeding depression and low between-population heterosis in recently diverged experimental populations of a selfing species. Heredity, DOI:10.1038/hdy.2010.72.

• Ali, S., Leconte, M., Walker, A.S., Enjalbert, J., de Vallavieille-Pope, C. (2010) Reduction in the sex ability of worldwide clonal populations of Puccinia striiformis f.sp. tritici. Fungal Genetics and Biology 10 828-838

• Bahri, B., Kaltz, O., Leconte, M., de Vallavieille-Pope, C., Enjalbert J. (2009) Tracking costs of virulence in natural populations of the wheat pathogen, Puccinia striiformis f.sp. tritici. Bio Med Central Evol. Biol. 9 26-.

• Mboup M., Leconte M., A. Gautier, A. Wan, W. Chen, de Vallavieille-Pope C., Enjalbert J. (2009) Evidence of genetic recombination in wheat yellow rust populations of a Chinese oversummering area. Fungal Genetics and Biology, 46, 299-307.

• Ostergard, H., Finckh, M. R., Fontaine, L., Goldringer, I., Hoad, S. P., Kristensen, K., van Bueren, E. L. T., Mascher, F., Munk, L.,Wolfe, M. S. (2009) Time for a shift in crop production: Embracing complexity through diversity at all levels. J Sci Food Agr, 89 1439–1445.

• Bonnin,I. Rousset,M. Madur,D. Sourdille,Pierre. Dupuits,C. Brunel,D. Goldringer,I. 2008. FT genome A and D polymorphisms are associated with the variation of earliness components in hexaploid wheat. Theor Appl Genet 116 : 383-394.

• Raquin,A L. Brabant,P. Rhone,B. Balfourier,F. Leroy,P. Goldringer,I. 2008. Soft selective sweep near a gene that increases plant height in wheat Molecular Ecology 17 : 741-756.

• Raquin, A.-L., Depaulis, F., Lambert, A., Galic, N., Brabant, P.,Goldringer, I. (2008) Experimental estimation of mutation rates in a wheat population with a gene genealogy approach. Genetics, 179 2195–2211.

• Rhone,B. Remoué,C. Galic,N. Goldringer,I. Bonnin,I. 2008. Insight into the genetic bases of climatic adaptation in experimentally evolving wheat populations. Mol Ecol 17 : 930-943.

• Rhoné B., Raquin AL., Goldringer I. (2007) Strong linkage disequilibrium near the selected Yr17 resistance gene in a wheat population under dynamic management. Theor. Appl. Genet. 114:787–802

• Goldringer, I., Prouin, C., Rousset, M., Galic, N., Bonnin, I. (2006). Rapid Differentiation of Experimental Populations of Wheat for Heading Time in Response to Local Climatic Conditions. Ann. Bot. London 98, 805-817.

• Loywyck, V., Pinard-Van der laan, M. E., Goldringer, I., Verrier, E. (2006). On the need for combining complementary analyses to assess the effect of a candidate gene and the evolution of its polymorphism: the example of the major histocompatibility complex in chicken. Genet. Res. 87, 125-131.