La filière de production de semences de maïs A. En amont : la création de nouvelles variétés La mise à disposition du progrès génétique aux agriculteurs est le résultat du travail de l ensemble de la filière semences de maïs qui s est développé à partir des années 1950. La France est particulièrement bien placée dans ce domaine de haute technologie grâce aux sélectionneurs et aux entreprises semencières, qui ont su prolonger les travaux de l'inra en investissant dans des structures de recherche, de production et de commercialisation performantes. L'objectif des sélectionneurs est simple : améliorer les performances des nouvelles variétés pour l agriculteur, en se basant sur le patrimoine génétique des variétés existantes. Cela nécessite environ entre 8 et 10 ans entre la création de la variété par le sélectionneur et son arrivée chez l'agriculteur. Il est donc très important d anticiper en avance les besoins et les attentes techniques des agriculteurs, des industries de transformation et de la société pour orienter les programmes de sélection dans cette direction. Les premiers essais de nouvelles variétés sont d abord réalisés sur un nombre limité de sites au sein d'un réseau de micro-parcelles. Seule une petite partie des variétés est conservée pour être testé plusieurs années dans un réseau plus vaste. Les expérimentations sont réalisées dans des environnements très différents : diversité de climat, de type de sol, de potentiel agronomique et de pratiques agricoles. Ceci permet aux entreprises de sélection de proposer les variétés uniquement dans les conditions d'environnement où elles donneront le meilleur d'elles-mêmes. Le testage des variétés se fait aussi sur des grandes parcelles pour s'approcher le plus possible des conditions de culture des agriculteurs. En effet, les résultats en petites parcelles ne sont pas toujours confirmés sur les grandes parcelles des agriculteurs. À la fin des tests, seules quelques variétés seront finalement inscrites pour être commercialisées. Ces dernières années, les méthodes de travail des sélectionneurs ont évolué : la précision des essais est devenue meilleure, l'informatique permet de traiter rapidement des quantités considérables d'informations, les budgets consacrés à la recherche sont très importants. Des variétés plus résistantes Les travaux réalisés par les sélectionneurs et la filière semence ont permis de produire des variétés plus résistantes. Les programmes de sélection cherchent à intégrer des caractères de résistance des variétés aux incidents extérieurs et climatiques : la tolérance à la sécheresse, la résistance aux verses racinaires Des études de l'inra-agpm ont ainsi montré qu'il y a 20-30 ans, le taux de verse était de 20 %. À l'heure actuelle, la note moyenne de verse est de 3-4 %. Si la culture du maïs nécessite peu de traitements phytosanitaires, certains ravageurs de la plante peuvent néanmoins causer des dégâts importants. Le progrès génétique sur les variétés de maïs vise à améliorer la résistance aux maladies et ravageurs de la plante. L agriculteur limite ainsi l application de traitements phytosanitaires coûteux et réduit son impact sur l environnement. Pour les maladies, les sélectionneurs ciblent deux résistances en particulier : au charbon nu, et à l'helminthosporiose.
Pour la résistance aux insectes, il existe des programmes de sélection contre la pyrale et la sésamie, ainsi que la recherche de résistances aux différentes sortes de pucerons. Les biotechnologies peuvent apporter des solutions contre les parasites du maïs avec par exemple l introduction d un gène «résistant» à la pyrale grâce aux techniques de transgénèse. Le gène permet la synthèse d une protéine pour le contrôle biologique des insectes parasites : lorsque la larve de pyrale attaque les tissus de la plante, elle est aussitôt intoxiquée et meurt, diminuant ainsi les dégâts de pyrale. Cette technologie permettrait de réduire les quantités de substances chimiques utilisées par rapport à un épandage au champ. À ce jour, la culture de maïs transgénique n est pas autorisée sur le territoire français. La transgénèse est une technique d amélioration génétique qui consiste à transférer et intégrer un ou plusieurs gènes à l intérieur du patrimoine génétique d un organisme vivant. Les transferts de gènes sont actuellement employés comme outils de compréhension des phénomènes biologiques, dans le domaine pharmaceutique ou dans l amélioration des variétés végétales. Des variétés plus productives Les maïs hybrides ont été commercialisés depuis maintenant 70 ans dans le monde, et les rendements continuent d être en progression constante. Entre les années 1950 et les années 1990, le gain global a été d'environ 1,4 quintal par an pour les variétés de maïs grain. En France, en 1948, le rendement moyen du maïs se situait autour de 15 q/ha. En 2012, le rendement moyen se situe autour de 91 q/ha (données FAO). Des travaux ont montré que le rendement théorique maximum du maïs est estimé à 170 ou 220 quintaux, selon la précocité des variétés. Pour le maïs fourrage, la progression de la productivité a aussi suivie celle des variétés de maïs grain. En effet, depuis que la sélection du maïs fourrage a commencé, le gain annuel est d environ 0,17 tonne de matière sèche par hectare et par an. La majeure partie du gain de rendement est due au grain qui représente 0,1 tonne de M.S./ha/an. L'amélioration des tiges et des feuilles a permis de gagner 0,07 tonne, ce qui correspond à peu près à un entre-nœud et une feuille supplémentaire sur la plante. Ce progrès est très important, car le maïs est une plante tropicale qu'il a fallu adapter à des zones plus froides présentant des sommes de températures beaucoup plus faibles. Aujourd hui, le rendement de la plante entière du maïs varie entre 10 à plus de 20 tonnes de M.S./ha/an. Le potentiel de rendement pour les variétés tardives, est encore loin d être atteint et est estimé à 35-37 tonnes de M.S./ha/an. La remarquable progression des rendements est due en grande partie à l'amélioration des variétés. Une étude réalisée en 1984 aux Etats-Unis a permis de distinguer la part du progrès génétique dans l'augmentation des rendements du maïs. Elle montre que cette amélioration des rendements est due à l'augmentation de la fertilisation azotée pour 19 %, à l'amélioration du désherbage pour 23 %, et à l'amélioration génétique pour 58 %. Les parts respectives des facteurs de progression des rendements sont identiques en France à 1 ou 2 % près.
Augmenter le rendement de 5 quintaux par hectare est très facile quand le niveau est de 30 quintaux, mais plus difficile quand il est de 100. C'est la loi des rendements décroissants bien connue en agriculture. Si l augmentation du rendement continue, c'est que les sélectionneurs disposent aujourd'hui de nouvelles techniques de sélection qui permettent de progresser nettement plus vite. Par exemple, ils pratiquent désormais la sélection assistée par marqueurs. Cette technique utilise la biologie moléculaire pour localiser et donc détecter dans le patrimoine génétique du maïs la présence ou l'absence de gènes liés à des caractéristiques agronomiques précises comme la résistance à des maladies ou de façon plus complexe, le rendement. Des variétés de meilleure qualité Pour satisfaire les attentes du marché et des industriels, les sélectionneurs doivent intégrer des critères qualitatifs dans leurs programmes de sélection. Ainsi, la qualité de l amidon et la teneur en protéine contenu dans le grain sont des caractères recherchés par les sélectionneurs. Pour le maïs fourrage, la valeur énergétique est un critère de choix de la variété par les éleveurs. Au-delà du progrès génétique des variétés de maïs des dernières années, les processus de contrôle et de certification mis en place tout au long de la filière garantissent la qualité des semences achetées par l agriculteur. En plus de l amélioration de la productivité des variétés de maïs, la régularité du rendement est un avantage pour l agriculteur face aux aléas climatiques. L'observation des rendements des cultures de maïs, année après année, montre une amélioration de la régularité. Les mauvaises années existent toujours mais elles sont plus rares et surtout moins graves que par le passé. Pour améliorer la régularité des rendements et de la sécurité de récolte, les tolérances recherchées chez le maïs sont très nombreuses. Parmi celles-ci, les résistances aux stress concernent : le stress au froid, le stress lié au manque d'éclairement avant la floraison, le stress à la sécheresse, le stress dû à la pourriture des tiges. B. Production de semences de maïs La multiplication de semences de maïs a pour objectif de produire des graines de maïs en vue d être conditionnées et vendues aux agriculteurs utilisateurs de semences. La production de semences de maïs repose sur la technique d hybridation, c est-à-dire la fécondation croisée entre deux plantes de la même espèce. Alors que les bases de cette technique remontent au 18 ème siècle, les premières semences de maïs hybrides ont été disponibles pour les agriculteurs à partir de 1933, avant de voir leur emploi se généraliser. La création des lignées pures La première étape consiste à créer des lignées pures et stables, qui seront les futurs parents de l hybride. Les semences obtenues à partir des lignées parentales sont appelées semences de base. La création de lignées pures est un passage obligé pour la création de variétés hybrides exprimant l effet d'hétérosis. L'effet d'hétérosis, appelé également vigueur hybride, se définit par la supériorité de l individu hybride sur la moyenne des deux parents ou sur le meilleur des deux parents, pour de nombreux caractères : vigueur, rendement, résistance aux maladies et à la verse, précocité L effet d hétérosis est d'autant plus important que les parents sont éloignés génétiquement.
Gnis- Studio77 Le Maïs La filière production de semences de maïs Pour obtenir des lignées parentales, le sélectionneur doit forcer artificiellement pendant plusieurs générations les plantes à recevoir leur propre pollen, tout en évitant l'arrivée de pollens étrangers. Les fleurs femelles de chaque plante que l'on désire autoféconder sont ensachées. Le pollen est recueilli à partir de la panicule de la plante et déposé sur les soies des fleurs femelles. À chaque génération, seules les plantes avec les caractères les plus intéressants sont retenues. Une lignée pure produit du pollen en quantité plus faible qu'un hybride, et demande une attention particulière car elle est plus fragile et plus délicate à cultiver qu'un hybride. Chez les plantes allogames comme le maïs, il n'y a pas de forte corrélation entre la valeur des lignées et celle des hybrides qu'elles peuvent donner. Le sélectionneur recherche donc parmi les lignées parentales en cours de création celles qui donnent les meilleurs hybrides lorsqu'elles sont croisées. Ce choix des lignées parentales par croisement, appelé test d aptitude à la combinaison, vise à créer une variété hybride conforme aux objectifs du sélectionneur. Pose d'un sachet sur un épi de maïs La création des hybrides Lors de la deuxième étape, le sélectionneur croise les lignées parentales pour obtenir des hybrides dits expérimentaux, qui seront testés dans plusieurs stations avec des conditions pédoclimatiques différentes. Les hybrides les plus performants exprimant le maximum d effet d hétérosis seront retenus. La lignée pure qui sert de géniteur femelle est préalablement castrée, avant la mâturation des fleurs mâles et l émission de pollen. Les fleurs femelles seront fécondées par le pollen de la lignée pure choisie comme géniteur mâle. Seule la lignée femelle aboutissant à une variété hybride sera conservée par le sélectionneur. La lignée mâle autofécondée est généralement détruite. Une fois que l hybride est retenu, la production de semences peut commencer chez un agriculteur multiplicateur. Ce dernier reçoit les semences de bases des lignées parentales en vue d obtenir un hybride commercial. Schéma sur l hybridation et sur la fécondation croisée entre pieds mâles et pieds femelles
Le croisement de deux lignées pures permet d obtenir une variété appelée hybride simple. Ce dernier est délicat à produire, mais la variété obtenue est homogène et l'effet d'hétérosis maximum. L'hybride trois voies résulte du croisement entre un hybride simple et une lignée pure. Dans ce cas, l hybride simple est généralement choisi comme parent femelle pour avoir une production de semences importante. L hybride 3 voies permet d'assurer une base génétique plus large à la variété finale, en combinant les caractères se trouvant sur trois parents. Le croisement de deux hybrides simples donne un hybride double, moins performant que l hybride simple et l hybride trois voies. Ils sont très peu commercialisés aujourd hui.
Culture en production de semences de maïs Tout d abord, les parcelles de production de semences doivent être suffisamment isolées de toute autre culture de maïs de variétés différentes afin d éviter leur contamination par du pollen indésirable. La distance d'isolement requise tient compte du phénomène de compétition entre le pollen émis par la culture de maïs semence, et le pollen d'une culture potentiellement polluante. Pour favoriser l isolement de la culture, certains obstacles naturels peuvent faire écran au déplacement de pollen étranger comme des bosquets d'arbres suffisamment hauts, larges et denses. L agriculteur peut également semer des rangées supplémentaires du géniteur mâle en bordure de parcelle. Ces rangées supplémentaires appelées «mâles d'isolement» font écran au pollen étranger en formant une «barrière pollinique». Enfin, plusieurs zones protégées définies par arrêtés ministériels privilégient la production de semences de maïs pour faciliter l isolement des parcelles : les cultures de maïs de consommation sont soumises à dérogation. Une fois l emplacement de la parcelle définie, l agriculteur multiplicateur sème en alternance les rangées de géniteurs mâles et les rangées de géniteurs femelles. La proportion entre les plantes mâles et femelles constitue le dispositif de semis. Les géniteurs mâles ont pour rôle de produire le pollen qui fécondera les fleurs femelles des géniteurs femelles. La maîtrise du semis est primordiale pour la réussite de la culture, et notamment de la fécondation : Avoir du pollen en quantité suffisante et bien réparti. Pour cela il faut une quantité de pollen suffisante par rapport au nombre de plantes femelles à féconder. En fonction de l'aptitude du géniteur mâle à produire du pollen, sa proportion dans le dispositif de semis sera adaptée (de 4 à 6 lignes de femelles pour 2 lignes de mâles). Le peuplement de géniteurs mâles doit être régulier. Un peuplement insuffisant peut être cause de mauvaise fécondation, mais aussi de pollution par du pollen étranger. Avoir du pollen au bon moment. Pour cela l'émission du pollen par le géniteur mâle doit couvrir toute la période de réceptivité des soies du géniteur femelle pour que tous les grains de l'épi puissent être fécondés exclusivement par ce mâle. Si les géniteurs mâle et femelle ont une précocité de floraison différente, ils sont semés à des dates différentes pour qu'il y ait concordance de leurs floraisons. On peut aussi décaler légèrement dans le temps le semis de certaines rangées de mâles, pour étaler la production de pollen et avoir la meilleure probabilité de féconder toutes les fleurs femelles.
En végétation, des épurations sont nécessaires pour obtenir la meilleure pureté possible de l'hybride commercial en arrachant toutes les plantes aberrantes ou différentes du type parental. Pour les géniteurs mâles, cette épuration doit obligatoirement être réalisée avant la floraison. Pour les géniteurs femelles, elle peut être prolongée jusqu'à la récolte, car les plantes sont castrées et ne peuvent donc pas féconder le reste de la production. La castration, ou écimage, est la phase essentielle du processus de production de semences de maïs hybride, et doit être parfaitement réalisée pour que les semences répondent aux exigences qualitatives. La castration consiste à supprimer les panicules des plantes sur les rangs femelles, avant l'émission du pollen de ces panicules. Une seule panicule oubliée sur un rang peut fournir jusqu'à 5 millions de grains de pollen qui risquent, par autofécondation, de donner des semences non conformes. Les plantes chétives et les talles doivent être arrachées avant la castration, car ils peuvent être préjudiciables à la conduite de la culture. En effet, les panicules situées à faible hauteur sont dissimulées dans le feuillage, et peuvent être oubliés lors de la castration.
Parcelle de production de semences castrée Castreuse mécanique La castration peut être réalisée manuellement, ou à l'aide de machines à castrer fonctionnant selon deux principes : les couteaux : des lames coupent le sommet de la plante pour éliminer la panicule, les rouleaux ou pneus : les feuilles apicales de la plante sont arrachées, entraînant avec elles la panicule. Au cours de la castration, des comptages par sondage des fleurs oubliées permettent de s'assurer d'une bonne castration. En cas de castration insuffisante, la parcelle concernée est refusée pour la production de semences. Les semences de maïs sont uniquement récoltées sur les plantes femelles, grâce à un matériel spécifique qui ne récolte que les épis. De cette façon, les grains ne sont pas «blessés» ce qui évite d altérer la qualité germinative de la semence. De plus, la récolte en épi facilite de trier les épis abîmés, parasités, mal fécondés et les épis aberrants. Le parent mâle autofécondé est broyé ou livré à la consommation.
Triage, traitement et conditionnement des semences Une fois récoltés, les épis de maïs doivent encore être triés, égrenés et conditionnés. Avant d être traitées en usine, les récoltes sont stockées et ventilées afin d éviter le développement de champignons et l'altération de la faculté germinative. Puis, chaque récolte est traitée individuellement sur une chaîne complète d'appareils. Tout au long du processus, des précautions sont prises pour éviter de dégrader les grains de maïs et donc la qualité des semences. la table de triage (ou de visite) : elle permet l'élimination manuelle des épis aberrants, des épis parasités par les champignons ou par la pyrale, des épis immatures et des épis mal fécondés. Ces derniers sont souvent d'une pureté variétale «douteuse» : les soies de ces épis n'ont pas été bien «couvertes» par le pollen du géniteur mâle, ce qui a laissé la place à tout pollen indésirable, le séchoir : la semence humide se dégrade rapidement. Le séchage à basse température (environ 40 C) permet de ne pas dégrader la faculté germinative et de garantir la conservation des semences, le trieur - séparateur : après égrenage, c est-à-dire séparation des grains de maïs du reste de l épi, cet appareil élimine les bouts de rafles, les petits grains et les brisures. À ce stade, après de nombreux contrôles de qualité (humidité, faculté germinative...) les récoltes sont mélangées pour constituer des lots homogènes, les cylindres calibreurs : ils permettent de répartir les graines par calibre et ainsi constituer des lots homogènes nécessaires pour le semis de précision, la table densimétrique : elle est indispensable pour éliminer les grains malades et les grains échaudés qui germent mal, le traitement : la semence est traitée chimiquement pour la protéger contre les parasites pendant la phase de germination et de développement des jeunes plantules, le conditionnement en dose : chaque sac de semences de maïs contient un nombre déterminé de grains multiple de 25 000, en général 50 000. Le nombre est déterminé lors de la mise en sac, en fonction du poids de 1000 grains (PMG). Les sacs de semences sont ensuite envoyés aux différents distributeurs pour être vendus aux agriculteurs.
C. Contrôles et traçabilité La semence de maïs est un produit vivant, de haute qualité et dont la production requiert un niveau d exigence élevé. L'agriculteur-multiplicateur et l'établissement semencier appliquent les règles de production décrites dans le «Règlement technique de la production, du contrôle et de la certification des semences de maïs» pour répondre à ces exigences de qualité. Ce document, élaboré par les professionnels de la filière et le Service Officiel de Contrôle et de Certification (SOC) est homologué par le Ministère de l'agriculture. Il détaille notamment les règles pour la production des semences, comme les distances d isolement, la pureté génétique des parents, les règles d épuration et de castration. Les contrôles réalisés dans les cultures Les premiers contrôles sont effectués sur les lots de semences de base livrés par l établissement à l'agriculteur multiplicateur. On vérifie que ces derniers sont bien certifiés, et correspondent à la variété déclarée. Les parcelles produisant les semences de base des lignées parentales sont également contrôlées.
Tout au long du cycle végétal, les cultures sont contrôlées par des techniciens notateurs. Ceux-ci visitent les parcelles sans préavis de passage, autant de fois que nécessaire, pour vérifier la conformité des cultures par rapport aux prescriptions du règlement technique : vérification des distances d'isolement, de l'état cultural, de la qualité des épurations et des castrations. Pendant la période critique des floraisons, le technicien visite chaque parcelle au moins toutes les 48 heures. Le technicien porte toutes ses observations sur des fiches de notation remises à cet effet. Les notations sont ensuite adressées au SOC qui décide d'accepter ou de refuser la production de semence issue de la parcelle. En cas d avis défavorable, les grains de maïs sont déclassés et peuvent être utilisés pour l alimentation animale par exemple. Les contrôles réalisés en laboratoire Les contrôles de qualité effectués par les laboratoires débutent avant même la récolte. L'analyse de la teneur en eau sur épis avant la récolte permet de repérer la maturité physiologique des grains de maïs, et de définir la date de récolte. Des échantillons sont prélevés sur les lots constitués puis analysés officiellement pour vérifier la conformité des lots aux normes de certification. Un premier échantillon est tenu à la disposition du SOC pour vérifier la pureté et l'identité variétale du lot, en micro parcelles ou éventuellement par l'électrophorèse sur grains. Cette vérification peut s'effectuer avant la certification en cas de doute, ou le plus souvent après. D'autres échantillons, confiés au laboratoire chargé des analyses, servent à évaluer la teneur en eau, la pureté spécifique et la faculté germinative des semences. Ces contrôles de qualité sont réalisés sur des échantillons représentatifs de chaque lot de semences. La certification des semences de maïs La certification est une garantie de conformité et de qualité pour l agriculteur qui achète les semences. Les normes des hybrides commerciaux sont précisées dans le «Règlement technique de la production, du contrôle et de la certification des semences de maïs» : pureté spécifique : minimum 98 % (en % du poids). La pureté spécifique correspond à l absence de graines étrangères d autres espèces, faculté germinative : minimum 90 %, humidité : maximum 14 % (15 % pour les semences traitées).
Les semences qui satisfont à ces normes officielles reçoivent un certificat bleu apposé sur les emballages. Ce certificat indique le nom de la variété, le numéro de lot, le nombre de grains et la date d'analyse de certification. En pratique, la politique de qualité menée en France par l ensemble de la filière va au-delà des normes officielles. Par exemple la faculté germinative moyenne des semences certifiées de maïs est fréquemment supérieure à 96 %. Le Maïs La filière production de semences de maïs Contrôles et normes de certification Le certificat officiel du SOC garantie la qualité