Étape 4 : Élaborer un plan ou un schéma de sélection

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Le contenu qui suit est issu de :

Oeuvre originale : Rowen, W. et Connolly, B. (2011). Breeding Organic Vegetables : A Step-by-Step Guide for Growers. Elyzabeth Dyck, NOFA-NY.

Traduction : Lanctôt, J. (2022). Guide pour les fermes biologiques sur l’amélioration génétique des plantes maraîchères. L’initiative de la famille Bauta sur la sécurité des semences au Canada, un programme de Sème L’avenir.

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Introduction

Il y a plusieurs façons d’aborder l’amélioration des cultures et la sélection végétale à la ferme. La méthode que vous choisirez d’utiliser dépendra de la culture, de ses habitudes de reproduction et de vos objectifs. Vous devez aussi tenir compte de vos limites, y compris en matière de temps, d’entretien et d’espace, au moment de choisir la méthode qui vous convient le mieux. Vous êtes peut-être quelqu’un qui consigne des notes méticuleusement, dans quel cas, la méthode généalogique pourrait être un bon choix. La méthode de sélection de masse pourrait convenir à celles et ceux qui ont plus de temps et de patience.

Peu importe la méthode de sélection choisie, elles exigent toutes que vous cultiviez plusieurs générations de plants. Il est donc utile de revoir la terminologie de sélection qui se rapporte aux générations. La reproduction sexuée entre les parents produit la première génération, ou la génération F1. On appelle aussi les plants F1 des hybrides et ils ont des génotypes presque identiques. Lorsque les plants F1 s’autopollinisent (autogames) ou qu’ils se pollinisent entre eux (allogames), cela produit la génération F2. Les générations suivantes sont appelées F3, F4, F5, etc.

Sélection de masse récurrente (adaptation sélective)

La méthode de sélection de masse fonctionne pour les espèces allogames, ainsi que pour les espèces autogames « multi-line ». La personne faisant les sélections commence le travail avec une population hautement variable et agit ensuite comme un filtre ou un tamis, recueillant seulement les semences des plants qui présentent les caractéristiques voulues. Celles-ci sont ensuite regroupées, conditionnées, entreposées et mises en terre l’année suivante avant de répéter le processus de nouveau.

Le projet de sélection végétale participative pour créer une meilleure variété de brocoli à pollinisation libre (PL) est un exemple de sélection de masse récurrente. Le sélectionneur Jim Myers de l’université de l’État de l’Oregon aux États-Unis a créé une population variable initiale en croisant des lignées consanguines de l’université et des variétés hybrides commerciales. Il a ensuite distribué des semences à des fermes biologiques, qui n’ont laissé monter en graines que les plants qui présentaient les caractéristiques voulues. Ils ont ensuite retourné leurs lots de semences au sélectionneur, qui les a mélangés pour leur retourner les semences l’année suivante. Après plusieurs cycles de sélection, une variété de brocoli devrait voir le jour, tandis que plusieurs populations régionales continuent d’être améliorées sur les/fermes.

(Remarque : La sélection de masse récurrente ne fonctionnera pas si la population initiale est très uniforme sur le plan génétique. Par exemple, les autogames de lignée pure n’offrent aucune variation génétique à partir de laquelle effectuer des sélections et ne conviennent pas à cette méthode.)

Voici les étapes de la méthode de sélection de masse :

Plantez une population hautement variable (voir la figure 1).
Sélectionnez les meilleurs plants pour les caractéristiques souhaitées : ceux qui offrent la meilleure résistance aux maladies, qui ont les plus grosses têtes, qui ont une maturité précoce, bref, tous les plants qui vous rapprochent de votre objectif.
Recueillez les semences des plants sélectionnés et regroupez un nombre égal de semences par plant.
Plantez les semences obtenues l’année suivante et répétez la sélection chaque année jusqu’à ce que vous ayez atteint votre objectif.

Figure 1. La méthode de sélection de masse.

La méthode "bulk" (bulking)

La méthode « bulk » (de l'anglais pour « volume » ou « en vrac ») est également appelée « sélection généalogique différée » car la sélection a lieu après la fixation des lignées. Elle consiste à cultiver des populations d’espèces autogames dans un même lot les premières années, puis à procéder à une sélection d’individus dans les générations ultérieures. Cette méthode de sélection s’appuie sur une sélection naturelle ou environnementale sur plusieurs générations. Elle exige par conséquent plus de patience et d’observation. On l’utilise habituellement pour les cultures de céréales, bien qu’elle puisse aussi convenir aux haricots, aux fèves de soya et autres légumineuses, et peut-être même aux tomates. Cette méthode produit généralement des variétés légèrement variables qu’il sera possible d’adapter plus facilement aux conditions locales.

Voici les étapes de la méthode « bulk » :

Plantez des semences souches d’une variété patrimoniale ou d’une « landrace » variable, ou des semences d’un croisement de F1 (voir la figure 2).
Pour les générations F2, F3 et F4, sauvegardez toutes les semences et cultivez de nouveau le même nombre de plants (sans sélection ou évaluation).
Plantez la génération F5 dans des rangs espacés pour ensuite faire des sélections et ne garder les semences que de certains plants attrayants.
Plantez des semences de chaque plant dans un rang distinct.
Faites des sélections et sauvez les semences de tous les plants dans des rangs attrayants, et plantez-les ensuite dans des parcelles d’observation de plus grande taille dans le cadre d’un essai.
Sélectionnez les meilleures lignées de ces parcelles et plantez-les dans un essai de reproduction.
Choisissez enfin la meilleure lignée de cet essai.

Figure 2. La méthode "bulk".

La méthode généalogique

Cette méthode de sélection implique des registres généalogiques précis d’une famille ou d'une souche individuelle. Vous devez conserver un arbre généalogique détaillé de chaque population afin de vous aider à bien cerner le génotype de chaque plant. Cette méthode exige beaucoup d’observation, mais des progrès peuvent être réalisés plus rapidement. Des lignées plus uniformes peuvent également être produites.

Faites un croisement initial (intentionnel ou naturel) et regroupez un nombre égal de semences de chaque plant de la génération F1 (voir la figure 3.)
Choisissez plusieurs des meilleurs plants de la génération F2. Ces plants devront être autofécondés pour passer à l’étape suivante. (L’autofécondation doit être faite à la main pour une culture allogame.)
Sauvez les semences, mais sans les regrouper : gardez- les semences de chaque plant séparément.
Plantez les semences de chaque plant autofécondé dans des rangs ou des carrés distincts. Chaque rang ou carré représente une famille.
Continuez à sélectionner les meilleurs plants des meilleurs rangs (meilleures familles) pour les générations F3 à F7.
À partir de la génération F7, sélectionnez et sauvez les semences de tous les plants des meilleures familles, pour ensuite les planter dans des parcelles d’observation de plus grande taille dans le cadre d’un essai.
Répétez les étapes six et sept de la méthode « bulk ».

Figure 3. La méthode généaologique.

Lignée pure

Une lignée pure est sélectionnée à des fins d’uniformité génétique. Cette méthode est souvent utilisée pour les parents d’un hybride F1. Elle peut être utile dans des cas particuliers, par exemple si vous découvrez une lignée ou un plant qui se démarque nettement du reste au niveau de l’apparence, du goût, ou du rendement. Le risque du manque de variabilité génétique est qu’une lignée pure ait une adaptation régionale limitée, ou alors, qu’elle soit sensible aux maladies. Enfin, on peut utiliser cette méthode pour sélectionner une souche uniforme supérieure d’une variété de lignées multiples.

Voici les étapes de la méthode de lignée pure :

Faites un croisement initial ou commencez avec un cultivar hétérogène, comme une variété avec plusieurs lignées (voir la figure 4).
Cultivez la F1 ou une variété de lignées multiples sans faire de sélection, c’est-à-dire, regrouper un nombre de semences équivalent de chaque plant et les mélanger.
Cultivez le plus grand nombre de plants autogames F2 possible.
Sélectionnez les meilleurs plants F2 en sauvant les semences de chaque plant séparément.
Plantez les descendants de chaque plant séparément : chaque sous-groupe des descendants F2 représente une famille.
Continuez à cultiver les familles issues de vos F2 pendant plusieurs générations. Laissez chaque famille s’autoféconder, en éliminant celles qui ne répondent pas à vos critères. Effectuez des sélections afin de stabiliser la ou les meilleures familles.
La ou les familles qui répondent à vos critères devraient s’être stabilisées à partir de cinq à sept générations.

Figure 4. La méthode de lignée pure.

Populations synthétiques

Cette méthode est un bon moyen de créer de nouvelles populations « landraces » à pollinisation libre avec beaucoup de variabilité. On a observé que les populations synthétiques offrent un meilleur rendement que les populations normales à pollinisation libre, mais un rendement inférieur aux variétés F1. Ces populations et les croisements composites décrits dans l’étape suivante servent habituellement à produire une diversité à partir de laquelle vous pourrez faire des sélections, en utilisant soit la méthode « bulk », soit la méthode de sélection de masse récurrente. Sélectionner une population synthétique pour sa diversité peut aussi être une fin en soi. Les premiers croisements seront alors cultivés ensemble et remélangés chaque année (ou après plusieurs années).

Voici comment créer une population synthétique :

Commencez avec au minimum deux variétés de « landraces » ou de variétés patrimoniales.
Faites toutes les combinaisons hybrides possibles entre les plants. Par exemple, si vous commencez avec des tomates Brandywine et Green Zebra, vous devez créer une variété hybride en utilisant Brandywine comme mère et Green Zebra comme père (la source de pollen), et vice versa.
Regroupez toutes les semences des hybrides ensemble et mettez-les en terre l’année suivante.
Laissez les plants s’homogénéiser et se mélanger naturellement et de façon aléatoire.
Sélectionnez les meilleurs plants pour les trois à cinq générations suivantes.

Croisements composites

Cette méthode de sélection ressemble en quelque sorte à l’élaboration d’une population synthétique, mais renvoie en fait une combinaison systématique de toutes les variétés concernées. Plusieurs cultivars d’orge ont été créés ainsi. Voici les étapes pour créer une population composite :

Sélectionnez plusieurs plants attrayants.
Effectuez plusieurs générations de croisements contrôlés jusqu’à ce que vous ayez un hybride avec une quantité égale d’intrants génétiques de chaque parent. Par exemple, si vous commencez avec huit parents, la série de croisements qui suit sera faite : Génération un : A × B, C × D, E × F, G × H Génération deux : AB × CD, EF × GH Génération trois : ABCD × EFGH Ces croisements donneront naissance à des individus ABCDEFGH.
Laissez ces plants composites s’autopolliniser ou se polliniser avec un frère ou une sœur.
Sélectionnez pour des lignées supérieures en utilisant la méthode de sélection de masse récurrente, la méthode « bulk », la méthode généalogique ou la méthode des lignées.

Croisement de population

Cette méthode ressemble beaucoup à celle des populations synthétiques, mais sans les croisements initiaux. Il vous suffit de laisser les parents que vous avez sélectionnés se croiser et s’hybrider naturellement. Elle convient bien aux personnes qui ne souhaitent pas faire de pollinisation à la main et créer des hybrides intentionnellement. Il en résulte souvent des combinaisons génétiques originales et des descendants très variés.

Plantez deux variétés ou plus ensemble et laissez- les se croiser librement.
Plantez la génération F1 et laissez-la de nouveau se croiser librement, ou commencez votre stratégie de sélection.
Utilisez la méthode de sélection de masse récurrente ou la méthode « bulk » jusqu’à ce que vous ayez atteint votre objectif.

Vous pouvez bifurquer vers plusieurs stratégies de sélection à partir de cette méthode : sélection de lignées, hybridation, stabilisation d’un hybride ou rétrocroisement.

Sélection de lignées

On utilise normalement cette technique avec les espèces allogames. Elle ressemble à celle utilisée avec les autogames où l’on sélectionne des plants supérieurs pour ensuite cultiver les descendants séparément (technique appelée « plant to row »). Les meilleurs plants des meilleurs rangs sont alors sélectionnés. Cela permet de créer plusieurs lignées et de stabiliser les caractéristiques voulues. Vu la dépression génétique chez les allogames, plusieurs lignées similaires sur le plan phénotypique sont ensuite combinées pour stabiliser les caractéristiques de la variété et assurer la diversité génétique nécessaire pour éviter une perte de rendement.

Sélectionnez des parents attrayants et faites un croisement.
Cultivez la génération F1 et regroupez les semences.
Commencez la sélection des descendants avec la génération F2 ou à une génération subséquente.
Répétez pour plusieurs générations avec des lignées multiples jusqu’à ce que les caractéristiques voulues soient stables.
Combinez les lignées de descendants attrayantes et laissez-les s’adonner à une pollinisation croisée pour rétablir la vigueur et la diversité génétique.

L'hybridation : Créer un hybride F1

Vous pouvez expérimenter et créer vos propres variétés hybrides. Choisissez deux parents qui possèdent des qualités attrayantes que vous voulez combiner. Essayez les deux combinaisons de parents (ce que l’on appelle des croisements réciproques), c’est-à-dire en prenant le parent A comme parent femelle et le parent B comme parent mâle, et vice versa. Voyez alors ce que vous obtenez.

Une pollinisation à la main est nécessaire pour faire les croisements contrôlés initiaux d’hybrides dans presque toutes les cultures maraîchères. Une pollinisation contrôlée de ce genre vous permet de choisir quel plant sera le parent femelle et quel plant sera le parent mâle de votre hybride. Il est aussi possible de produire un hybride sans pollinisation à la main en plantant les deux variétés choisies très proches l’une de l’autre (ce qui fonctionne bien avec les allogames et certaines autogames). Vous devez cependant choisir des parents assez différents pour être en mesure de différencier les descendants hybrides des descendants nonhybrides.

Choisissez deux parents intéressants.
Croisez-les en faisant une pollinisation manuelle. Ou encore, laissez-les se polliniser librement et utilisez une caractéristique du plant pour identifier l’hybride (p. ex. des feuilles rouges dans la laitue).
Cultivez la génération F1 et faites une évaluation. Répétez le croisement des parents si la F1 a les caractéristiques que vous voulez. Vous devez refaire le croisement chaque fois que vous souhaitez produire plus de semences.

Pour cerner la technique de pollinisation à la main appropriée aux spécifiés botaniques de votre culture (type de fleurs, pollen, etc.), consultez l’une des huit fiches sur la pollinisation contrôlée.

Stabilisation d'un hybride

La déshybridation est un processus qui consiste à tenter de stabiliser une variété hybride pour créer une variété à pollinisation libre (PL). Il faut plusieurs générations pour y arriver et il se peut que vous n’obteniez pas une variété PL aussi homogène que la semence hybride. Il est difficile de reproduire la vigueur des hybrides. Toutefois, cela a déjà été fait. Roberta Bunker de l’État du Maine aux États-Unis a réussi à stabiliser la variété Super Chili et à créer une variété PL appelée Matchbox Hot Pepper.

Un autre sélectionneur minutieux a déshybridé l’oignon Copra et créé une variété PL appelée New Dawn. Le fondateur de Peace Seeds Alan Kapuler a stabilisé une très belle variété hybride de melon d’eau appelée Early Moon Beam à partir de la variété Yellow Doll. Richard Favreau, dans la région du Bas-Saint-Laurent, travaille depuis plusieurs années pour stabiliser la tomate hybride Viva Italia.

Certains hybrides varient énormément dans la génération F2, tandis que d’autres varient à peine. On soupçonne aussi que certaines variétés n’ont que l’appellation hybride et qu’il pourrait s’agir en réalité de variétés PL!

Figure 5. Différenciation des descendants selon leur ressemblance au hybride F1 et ses parents. Source : Richard Favreau.

Voici les étapes pour stabiliser un hybride :

Sélectionnez et sauvez les semences d’une population hybride F1.
Cultivez le plus grand nombre de plants possible à partir des semences de la génération F1.
Vous observerez alors de grandes variations dans la génération F2. Sélectionnez les plants qui ressemblent le plus au parent F1 initial.^[1] (Ou alors, si vous le voulez, amenez votre projet de sélection dans une tout autre direction et essayez de stabiliser certains des plants qui sont différents.)
Plantez les semences des plants choisis et sélectionnez de nouveau les plants qui ressemblent le plus au parent F1 dans la génération F3.
Continuez ainsi pour chaque génération subséquente. Chacune inclura un nombre plus grand de plants semblables au type que vous souhaitez obtenir grâce à votre processus de sélection.
Épurez les plants « hors-type » dans chaque génération, c’est-à-dire ceux qui ne ressemblent pas à l’hybride de départ.
Votre variété pourrait devenir stable entre la huitième et la dixième génération.

Figure 6. Pollinisation à la main de fleurs de haricots (espèce autogame). Source : Sharif Mirshak (Parafilms).

Rétrocroisement

Un rétrocroisement signifie croiser de nouveau un hybride F1 avec l’un de ses parents. On utilise généralement cette technique pour transférer une caractéristique ou un ensemble de caractéristiques d’une variété à une autre. Vous pourriez par exemple vouloir sélectionner une version buissonnante de la citrouille Small Sugar. Vous croiserez alors peut-être la Small Sugar avec une variété de zucchinis de type buissonnant. La F1 ne ressemblera pas beaucoup à la variété Small Sugar et c’est pourquoi vous croiserez de nouveau la F1 avec celle-ci.

Sélectionnez le parent récurrent (parent de base) et le parent donneur (le parent qui affiche une ou deux caractéristiques voulues) pour créer la F1 (voir les figures 7 et 8).
Croisez tout de suite la F1 avec le parent récurrent si la caractéristique voulue est dominante. Si elle est récessive, laissez la F1 s’autopolliniser ou se croiser avec ses frères et sœurs F1. Sélectionnez ensuite un plant F2 qui affiche la caractéristique voulue et faites un rétrocroisement avec le parent récurrent.
Utilisez une des méthodes décrites dans les sections précédentes à des fins de stabilisation si le rétrocroisement ressemble suffisamment au parent récurrent qui possède la caractéristique voulue. Si la ressemblance n’est pas suffisante, sélectionnez les plants qui affichent la caractéristique voulue et effectuez un autre rétrocroisement avec le parent récurrent. Laissez le rétrocroisement s’autopolliniser si la caractéristique est récessive afin de retrouver la caractéristique voulue et effectuez un autre rétrocroisement avec le parent récurrent.
Répétez les rétrocroisements jusqu’à ce que vous ayez un phénotype qui ressemble suffisamment au parent récurrent avec la caractéristique voulue du donneur. Utilisez ensuite la méthode de la sélection de masse récurrente, la méthode de généalogique ou la méthode de la lignée pure pour stabiliser la variété.