#QuizAmeliorationDesPlantes
N°51
Maïs cytoplasme Texas
Réponse
Bravo la majorité a vu juste c'est effectivement une sensibilité à un champignon (Bipolaris maydis) responsable de l'helminthosporiose du maïs qui a provoqué une crise majeure dans la filière maïs aux US en 1970.
N°51
Maïs cytoplasme Texas
Réponse
Bravo la majorité a vu juste c'est effectivement une sensibilité à un champignon (Bipolaris maydis) responsable de l'helminthosporiose du maïs qui a provoqué une crise majeure dans la filière maïs aux US en 1970.
https://twitter.com/QADPlantes/status/1400843618013921285
Cette situation a été engendrée par l'utilisation importante d'un seul type de stérilité mâle cytoplasmique dans la production d'hybride F1.
Alors on va y aller par étape et faire quelques rappels
Alors on va y aller par étape et faire quelques rappels
Qu'est ce que les hybrides F1 et pourquoi ?
Les hybrides F1 sont les individus issus en 1ere génération du croisement entre 2 variétés parentales. Ces hybrides F1 exploitent au maximum ce qu'on appelle la vigueur hybride,
Les hybrides F1 sont les individus issus en 1ere génération du croisement entre 2 variétés parentales. Ces hybrides F1 exploitent au maximum ce qu'on appelle la vigueur hybride,
c'est a dire le "Phénomène de supériorité du produit d'un croisement par rapport à ses parents". Pour le dire plus simplement : les descendants sont meilleurs que leurs parents pour les caractères d'intérêt.
J'aime bien cette figure pour expliquer visuellement ce qu'il en est
Ici sur la plante modèle Arabidopsis thaliana
A gauche les parents (C24 & Ler), a droite les F1
Sur le caractère "surface de feuilles" on a une vision très nette que les F1 >> parents
Ici sur la plante modèle Arabidopsis thaliana
A gauche les parents (C24 & Ler), a droite les F1
Sur le caractère "surface de feuilles" on a une vision très nette que les F1 >> parents
Même si on ne connait pas encore exactement les mécanismes en jeu, cette vigueur hybride est décrite depuis longtemps et utilisée chez de nombreuses espèces cultivées
https://twitter.com/QADPlantes/status/1266123891665178624?s=20
Donc si on veut fournir aux agriculteurs ces hybrides F1 , il faut contrôler l'hybridation à grande échelle et plusieurs méthodes sont possibles
J'en avais parlé ici (à lire avant de passer a la suite si vous n'êtes pas familiers de ces concepts)
J'en avais parlé ici (à lire avant de passer a la suite si vous n'êtes pas familiers de ces concepts)
https://twitter.com/QADPlantes/status/1266128968333373440?s=20
Aujourd'hui il sera donc question de l'utilisation d'une stérilité mâle cytoplasmique
Qu'est ce que la stérilité mâle cytoplasmique (CMS) et quels sont ces avantages dans la production d'hybrides F1 ?
Qu'est ce que la stérilité mâle cytoplasmique (CMS) et quels sont ces avantages dans la production d'hybrides F1 ?
https://twitter.com/DurocYann/status/1208738245649022978?s=20
⚠️⚠️⚠️
Bonus level expert pour comprendre comment les gènes de CMS apparaissent (ou a minima la meilleure hypothèse a ce jour)
Bonus level expert pour comprendre comment les gènes de CMS apparaissent (ou a minima la meilleure hypothèse a ce jour)
https://twitter.com/DurocYann/status/1365394140591255556?s=20
Bon ... vous êtes a jour (c'est complexe je vous l'accorde) ?
La découverte de l'hérédité maternelle (non mendelienne) chez les végétaux est récent
La découverte de l'hérédité maternelle (non mendelienne) chez les végétaux est récent
https://twitter.com/DurocYann/status/1350357555915218944?s=20
Et la découverte de la CMS chez le maïs également puisque les 1er cas de CMS sont répertoriés dans les années 30 puis d'autres dans les années 40 mais faute de suivi les populations en question ont été perdues ... (et vous verrez par la suite que c'est bien dommage)
La CMS-T est décrite en 1952 comme une stérilité mâle dans un cultivar de maïs blanc "Mexican June" développé par Paul Christoph Manglesdorf.
Petite parenthèse ⏸️
Manglesdorf a été le défenseur d'une théorie selon laquelle le maïs dériverait d'un maïs sauvage aujourd'hui disparu et qui serait le parent de la teosinte sauvage ...
Manglesdorf a été le défenseur d'une théorie selon laquelle le maïs dériverait d'un maïs sauvage aujourd'hui disparu et qui serait le parent de la teosinte sauvage ...
Théorie qui était contestée par Georges Beadle qui a pu démontrer que le maïs était bien issu de la teosinte et non l'inverse.
Fin de la parenthèse▶️
Fin de la parenthèse▶️
D'autres variétés mâle-stériles issues de rétro-croisements ont été développées par Manglesdorf puis par Rogers & Edwardson dans les années 50. La CMS-T présentant des atouts indéniables dans la production d'hybrides F1 :
- la stabilité de la stérilité mâle dans des conditions environnementales variées
- la facilité de restauration de la fertilité lors du croisement final (détails sur demande)
- la facilité de restauration de la fertilité lors du croisement final (détails sur demande)
Elle a été largement utilisée jusqu'à ce que le cytoplasme T représente entre 75% et 90% des hybrides F1 produits en 1970.
Ce n'est que dans les années fin 70-80 que le gène mitochondrial responsable de la CMS-T sera identifié, nommé et décrit.
Ce n'est que dans les années fin 70-80 que le gène mitochondrial responsable de la CMS-T sera identifié, nommé et décrit.
⚠️⚠️⚠️
Level Expert ON
Les auteurs l'ont nommé T-urf13 (Texas Unkown Reading Frame 13) et il code pour une protéine mitochondriale T-URF13 (le 13 c'est la masse apparente de la protéine : 13kDa)
Level Expert ON
Les auteurs l'ont nommé T-urf13 (Texas Unkown Reading Frame 13) et il code pour une protéine mitochondriale T-URF13 (le 13 c'est la masse apparente de la protéine : 13kDa)
la protéine T-URF13 est associée en oligomeres (6-8 unités) et forme un pore dans la membrane interne de la mitochondrie. L'ouverture spécifique de ce pore dans les cellules nourricières des futurs grains de pollen entraîne une perte du potentiel électrochimique aboutissant
a un arrêt de la phosphorylation oxydative et une mort cellulaire. Par conséquence une absence de maturation des futurs grains de pollen et ainsi une stérilité mâle.
Level Expert OFF
⚠️⚠️⚠️
Level Expert OFF
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Mais quel lien entre la production d'hybride F1 et la sensibilité à l'helminthosporiose ?
Il s'est avéré que le cytoplasme T est hypersensible à une toxine fongique de la race T de Bipolaris maydis (BmT) et le déroulé de l'année 1970 est un cas d'école d'une "calamité parfaite"
Il s'est avéré que le cytoplasme T est hypersensible à une toxine fongique de la race T de Bipolaris maydis (BmT) et le déroulé de l'année 1970 est un cas d'école d'une "calamité parfaite"
⚠️⚠️⚠️
Level Expert ON
La toxine BmT interagit avec la protéine T-URF13 & provoque l'ouverture du pore dans des tissus ou il reste habituellement fermé et provoque des dégâts cellulaires très importants rendant les hybrides possédant le cytoplasme T particulièrement sensibles
OFF
Level Expert ON
La toxine BmT interagit avec la protéine T-URF13 & provoque l'ouverture du pore dans des tissus ou il reste habituellement fermé et provoque des dégâts cellulaires très importants rendant les hybrides possédant le cytoplasme T particulièrement sensibles
OFF
L'helminthosporiose du maïs (Southern corn leaf blight, SCLB) a été décrite pour la 1ere fois aux US en 1923. Maladie fongique qui attaque les tissus foliaires et réduit la surface photosynthétique de la plante.
Néanmoins avant les années 70 , elle n'était pas considérée comme "ravageur majeur" de la culture du maïs aux US.
Il existe plusieurs races chez Bipolaris maydis, la race T est plus virulente que d'autres car elle affecte non seulement les feuilles mais aussi les gaines foliaires, l'enveloppe des épis et les grains.
On a donc 2 des 3 facteurs du triangle des maladies qui sont en place des l'automne 1969
Hote sensible : cytoplasme CMS-T
Agent pathogene : race T de Bipolaris maydis plus virulente (déjà décrite vers 1965 et identifiée a posteriori dans des stocks d'épis en 1968)
Hote sensible : cytoplasme CMS-T
Agent pathogene : race T de Bipolaris maydis plus virulente (déjà décrite vers 1965 et identifiée a posteriori dans des stocks d'épis en 1968)
Il ne manque plus que le 3e facteur : l'environnement favorable (qui est déjà bien chargé avec les 75% et 90% des hybrides F1 sur cytoplasme CMS-T).
L'épidémie de SCLB commence en février mars en Floride puis se développe en Alabama et Mississipi grâce au printemps particulièrement humide. Au final mi aout toute la corn belt est touchée et l'épidémie fait les gros titres.
Les pertes sont estimées dans les états du Sud de 30 à 50% avec des pertes niveaux volumes sur l'ensemble des US entre 14 et 18 millions de tonnes sur la seule année 1970 ...
L'hypervirulence de la race T de Bipolaris maydis étant spécifique du cytoplasme T et que les hybrides issus d'autres cytoplasmes ou issu de castration manuelle étaient particulièrement épargnés,
la demande s'est reportée sur ces hybrides dont la production était alors insuffisante pour l'année 1971.
Il a donc été décidé de fournir aux agriculteurs US pour l'année 1971 des mélanges de graines 50% CMS-T 50% cytoplasme "normal", les conditions environnementales moins favorables au
développement du champignon en 1971 a permis de retrouver en moyenne les productions habituelles des années précédentes même si des dégâts localisés ont été déplorés.
En parallèle le retour à la castration manuelle et l'abandon immediat du cytoplasme T s'est effectué des 1971. D'autres cytoplasmes inducteurs de stérilité ont été utilisés depuis (CMS-S ou CMS-C) mais malgré l'absence d'hypersensibilité à aucune race de Bipolaris maydis,
ils ne représentaient dans les années 80 qu'une petite part (8 et 3% des hybrides), alors que la majorité des hybrides étaient produits par castration manuelle.
L'avertissement de Ullstrup de 1972 est d'ailleurs toujours d'actualité même si une épidémie de type SCLB ne s'est pas produite dans les autres systèmes de productions d'hybrides utilisants des CMS (tournesol, sorgho, riz et colza notamment)
Never again should a major cultivated species be molded into such uniformity that it is so universally vulnerable to attack by a pathogen,an insect,or environmental stress. Diversity must be maintained in both the genetic and cytoplasmic constitution of all important crop species
Merci de m'avoir lu
Fin du fil
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