Point sur les recherches en génétique sur les prairies semées

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1 Point sur les recherches en génétique sur les prairies semées Du progrès génétique aux outils pour sélectionner des génotypes mieux adaptés au changement climatique Fabien SURAULT, Jean-Paul SAMPOUX, Isabelle LITRICO, Julien MEILHAC, Bernadette JULIER, Eric ROY, Marc GHESQUIERE

2 L Unité de Recherche Pluridsciplinaire Prairies et Plantes Fourragères (URP 3 F) L URP 3 F est une unité de recherches INRA implantée à Lusignan dans la Vienne. L objectif de cette unité est la compréhension du fonctionnement du peuplement végétal pour l amélioration génétique et la gestion agronomique des prairies semées. Elle est composée de 49 personnes dont 10 scientifiques. Son originalité est de coupler une approche écophysiologique et une approche génétique. Les expérimentations sont menées à différentes échelles, du gène au peuplement et dans différents milieux, de la chambre de culture (milieu contrôlé) au champ..02

3 SOMMAIRE Le progrès génétique chez les plantes fourragères. Exemple avec le ray-grass anglais. Les meilleures variétés en pur sont-elles les mieux adaptées à une utilisation en mélange? Intérêt des mélanges de variétés d espèces fourragères. Développement d outils au service de la recherche. Exemple avec la mesure de la température des feuilles à partir d un ballon sonde. «Les nouvelles espèces». La chicorée et le plantain..03

4 _01 Le progrès génétique chez les plantes fourragères Exemple avec le ray-grass anglais.04

5 Le progrès génétique chez les plantes fourragères Exemple avec le ray-grass anglais Historique de la sélection chez les plantes fourragères Avant 1970 Après 1970 Aujourd hui Premiers travaux de sélection UK 1 ère variété de Ray-grass voit le jour (UK) Début de la sélection, instituts publics et sélectionneurs privés (Europe, Amérique Nord, NZ, Australie) Variétés = Polycross d écotypes ou de populations de pays Programmes de sélection Catalogue + de 20 espèces et des centaines de variétés Quel a été le progrès génétique chez ces espèces fourragères depuis 40 ans? - Toujours une interrogation sur le progrès génétique en fourragère? - Valeur agronomique difficile à apprécier (pâturage). - Peu d essais comparant des variétés d espèces fourragères..05

6 Le progrès génétique chez les plantes fourragères Exemple avec le ray-grass anglais Le dispositif expérimental (projet de recherche avec l ACVF) - 21 variétés de raygrass anglais ½ tardives inscrites entre 1971 et populations naturelles de RGA (BE, DK, FR, HU, IE, UA) - 4 essais en micro-parcelles (86, 49, 35, 59) - 3 années d exploitation (2006 à 2008) - 2 à 7 coupes/an Les mesures et notations - Quantité de fourrage produit à chaque coupe - Qualité du fourrage (parois, digestibilité, sucres solubles, ) - Notations visuelles (remontaison, maladies, pérennité, reprise en végétation en sortie d hiver, ).06

7 Le progrès génétique chez les plantes fourragères Exemple avec le ray-grass anglais Production fourragère (Cumul en tonnes de matière sèche sur 2,5 années) + 0,38 t MS/ha tous les 10 ans ou env. 40 kg MS/ha/an par le progrès génétique seul Variétés Populations naturelles - Pas d augmentation de la production de MS au printemps - Augmentation de la production de MS en été et à l automne En comparaison => Progrès génétique moyen en maïs ensilage 0,13 à 0,16 t MS/ha/an mais cycle de sélection plus court et rdt moyen plus élevé..07

8 Le progrès génétique chez les plantes fourragères Exemple avec le ray-grass anglais Digestibilité de la matière sèche (%) Légère augmentation de la digestibilité moyenne du fourrage récolté Effet de la sélection Moins de remontaison Moins de rouilles.08

9 Le progrès génétique chez les plantes fourragères Exemple avec le ray-grass anglais Résistance aux rouilles (notes de 1 à 9) Rouille noire (Puccinia graminis) Rouille couronnée (Puccinia coronata) Rouille jaune (Puccinia Striiformis) Forte augmentation de la résistance aux rouilles avec des notes passant de 4 à 7 Travail important de la sélection.09

10 Le progrès génétique chez les plantes fourragères Y a-t-il eu un progrès génétique chez le ray-grass anglais? Oui Production fourragère annuelle Résistance aux rouilles Digestibilité Teneur en glucides solubles Vigueur sortie hiver Remontaison Pérennité Non Production fourragère au printemps Teneur en MAT Travail important et très efficace de la sélection fourragère depuis 30 ans! Ce travail a été réalisé en partenariat avec l Association des Créateurs de Variétés Fourragères.010

11 _02 Les meilleures variétés en pur sont-elles les mieux adaptées à une utilisation en mélange?.011

12 Variétés en pur Variétés dans associations? Eléments de contexte Sélectionneurs Sélection / évaluation des variétés en pur CTPS Evaluation des variétés en pur pour l inscription Eleveurs Utilisation des variétés principalement en mélanges avec d autres espèces Les meilleures variétés en pur sont-elles les mieux adaptées à une utilisation en mélange?.012

13 Variétés en pur Variétés dans associations? Les meilleures variétés en pur sont-elles les mieux adaptées à une utilisation en mélange? Option 1 Les meilleures variétés en pur le sont aussi pour une utilisation en association Pas d aptitude à l association Pas d incidence sur les schémas de sélection Option 2 Les meilleurs variétés en pur ne le sont pas en associations mais quelque soit l espèce et la variété associée le classement ne change pas Option 3 Les meilleures variétés en pur ne le sont pas en association et en plus cela change en fonction des espèces et des variétés associées Aptitude générale à l association Mise en place d un schéma de spéciale pour une utilisation des variétés en association Aptitude spécifique à l association Mise en place de schémas de spécifique pour chaque espèce ou groupe d espèces compagnes.013

14 Variétés en pur Variétés dans associations? Les meilleures variétés en pur sont-elles les mieux adaptées à une utilisation en mélange? Option 1 Les meilleures variétés en pur le sont aussi pour une utilisation en association Pas d aptitude à l association Pas d incidence sur les schémas de sélection Option 2 Les meilleurs variétés en pur ne le sont pas en associations mais quelque soit l espèce et la variété associée le classement ne change pas Option 3 Les meilleures variétés en pur ne le sont pas en association et en plus cela change en fonction des espèces et des variétés associées Aptitude générale à l association Mise en place d un schéma de spéciale pour une utilisation des variétés en association Aptitude spécifique à l association Mise en place de schémas de spécifique pour chaque espèce ou groupe d espèces compagne.014

15 _03 Intérêt des mélanges de variétés d espèces fourragères Premiers résultats.015

16 Intérêt des mélanges de variétés de plantes fourragères Intérêt de la diversité inter-spécifique déjà démontrée (complémentarité accès aux ressources, pic de production décalé, ) => Intérêt de la diversité intra-spécifique? Objectif Comparer des mélanges d espèces avec des diversités génétiques variées Le dispositif expérimental Conduite 2 rythmes de coupe (3 et 6 coupes) Avec ou sans N Mesures Production fourragère Qualité (composition biochimique) Composition botanique Composition génétique 7 espèces fourragères Dactyle Ray-grass anglais Fétuque élevée Trèfle blanc Trèfle violet Lotier Luzerne M1 M5 7 variétés = 1 variété /espèce M2 M3 M4 19 variétés = 2 à 3 var./esp. 32 variétés = 2 à 6 var./esp. 7 variétés «élites» = 1 var./esp. 7 variétés méditerranéennes = 1 var./esp. Ce travail a été financé par l Agence Nationale Pour la Recherche (Projet PRAISE ).016

17 Biomasse cumulée (g.m -2 ) Coefficient de variation de la production de biomasse Intérêt des mélanges de variétés de plantes fourragères Production fourragère annuelle Coefficient de variation de la production fourragère * ** 0,8 0,6 melange 1 melange 2 melange 3 melange 4 melange * 0,4 400 mélange 1 mélange 2 mélange 3 mélange 4 mélange 5 0, Années 0 Des différences de production significatives Pas d effet de la diversité génétique sur la production fourragère des mélanges Influence de la diversité génétique sur la stabilité de la production fourragère entre années.017

18 indice d'équitabilité de Pielou coefficient de variation de l'indice d'équitabilité de Pielou Intérêt des mélanges de variétés de plantes fourragères Equilibre d abondance des espèces Indice d équitabilité de Pielou Coefficient de variation de l équilibre d abondance 1,0 0,8 0,6 0,6 0,5 0,4 melange 1 melange 2 melange 3 melange 4 melange 5 0,3 0,4 0,2 0,0 Mélange melange 1 Mélange melange 2 Mélange melange 3 Mélange mealnge 4 Mélange melange Années 0,2 0,1 0 Influence de la diversité génétique sur l équilibre d abondance des espèces Meilleure stabilité des espèces entre années avec un haut niveau de diversité génétique.018

19 Intérêt des mélanges de variétés de plantes fourragères Premiers résultats Des différences de production fourragère significatives entre mélanges Pas d effet de la diversité génétique sur la production fourragère des mélanges Influence de la diversité génétique sur l équilibre d abondance des espèces (meilleure stabilité) Résultats à venir Suivi de l évolution des variétés dans les mélanges Analyses des résultats de qualité du fourrage (digestibilité, MAT, parois, ).019

20 _04 Développement d outils au service de la recherche Exemple avec la mesure de la température des feuilles à partir d un ballon sonde.020

21 Développement d outils au service de la recherche Contexte - Changement climatique => Moins de pluvio printemps-été et températures plus élevées - Enjeux pour la sélection végétale => Sélectionner des variétés plus résistantes au déficit hydrique => Sélectionner des plantes capable d aller chercher l eau en profondeur De l alimentation en eau à la mesure de la température des feuilles Bonne alimentation en eau Stomates ouverts La plante transpire Température Alimentation en eau réduite Stomates sont fermés La plante ne transpire pas Température.021

22 Humidité du sol Développement d outils au service de la recherche Pourquoi mesurer la température de la surface des feuilles vivantes? - + Au sein d une même espèce, comparer des génotypes pour l accès à la ressource en eau. => Estimation indirecte de la profondeur d enracinement. Utilisation dans des pépinières de sélection => Sélectionner des génotypes mieux adaptés à la sécheresse

23 Wi-fi Développement d outils au service de la recherche Ballon sonde 12 m 3 AP numérique Caméra thermique Flux vidéo Déclenchement acquisition PC contrôle Traitement d image Température moyenne par plante.023

24 _05 «Les nouvelles espèces» La chicorée et le plantain.024

25 Avantages Inconvénients «Les nouvelles espèces» La chicorée (Cichorium intybus) Espèce utilisée et sélectionnée en Nouvelle-Zélande, utilisée dans des prairies d été en association avec du plantain et des légumineuses. Semis dans des associations (1 à 2 kg/ha). Quelques variétés disponibles sur le marché (Commander, Choice, Puna, ) - Présence de tannins (effet by-pass, antiparasitaire, nématicide) - Bonne valeur alimentaire (MAT, digestibilité, peu de fibres) - Bonne résistance à la sécheresse (racine pivotante) - Bonne vitesse de croissance - S associe bien aux espèces classiques RGA et TB - A utiliser exclusivement en pâturage tournant (teneur en MS faible) - Ne supporte pas le pâturage continu - Conduite exigeante, retour toutes les 3 semaines (éviter les tiges fin de printemps et été) - Espèce agressive - Peu de recul sur l utilisation Retour d expérience pâturage 2016 avec des VL à Lusignan : «Peu appétant au départ, puis ensuite les vaches en raffolent!» «Seule plante à pousser en été!» «Ne pas associer avec la luzerne, rythmes de pâturage trop différents!».025

26 Avantages Inconvénients «Les nouvelles espèces» Le plantain fourrager (Plantago lanceolata) Espèce utilisée et sélectionnée en Nouvelle-Zélande. Utilisée dans des prairies d été en association avec de la chicorée et des légumineuses. Semis dans des associations (moins de 1 kg/ha). Quelques variétés disponibles sur le marché (Ceres Tonic, Hercules) - Présence de tannins (effet by-pass, antiparasitaire, nématicide) - Riche en protéines - Bonne croissance automnale - Croissance précoce au printemps - (Peu agressif) - Production réduite lors des épisodes secs - Peu de recul sur l utilisation - Faibles disponibilités en semences Retour d expérience semis 2016 prairies pâturage chèvres : «Attention à la dose de semis, très présent dans l association à 1 kg/ha» «Tient plus longtemps que les graminées en été».026

27 Conclusion Les perspectives de recherche sur les prairies temporaires? Sélectionner des génotypes mieux adaptés au changement climatique (serre mobile simulation climat). Développer des schémas de sélection pour des variétés adaptées à une utilisation en mélanges. Conserver, évaluer, génotyper les ressources génétiques des espèces fourragères (dactyle, RGA, fétuque, luzerne, ). Utilisation des espèces fourragères à d autres fins que l alimentation des ruminants => Intercultures, couverts permanents, bandes enherbées, Ecophysiologie => Comprendre le fonctionnement des prairies (accès aux ressources, lumière, eau, azote, ) et le modéliser, développer des outils d évaluation (phénomobile, drone, )..027

28 Merci de votre attention!.028