Caractérisation génétique du maïs

Généralités sur le maïs

Origine du maïs 

L’origine du maïs reste toujours mal connue, mais la plupart des auteurs (WILKIES, 1979 ; GAY 1984) attestent que le maïs est originaire d’Amérique centrale, car de nombreux échantillons témoignent de sa présence au Mexique à plus de 5000 ans avant Jésus-Christ.

Description systématique 

Le maïs est une monocotylédone de la grande famille des Poaceae. Il est classé dans la tribu des Maydae ou Tripsaceae et se repartit en huit genres. Cinq de ces genres (COÏX, SCHLERACINE, POLYTOCA, CHIONACME et TRILOBACHNE) proviennent de l’Asie et les trois autres (EUCHLAENA, TRIPSACUM, ZEA) sont originaires d’Amérique (LE CONTE, 1950) Le genre ZEA est le plus important avec Zea mays la forme cultivée.

Génétique du maïs 

Caractérisation génétique du maïs 

Chez le maïs, le nombre de chromosomes diploïdes typiques est de 2n=20. On peut rencontrer des variations pour certaines variétés avec des plantes de 21 à 28 chromosomes comme souligne CARLSON (1977) Les 10 chromosomes de la garniture normale ont reçu un numéro d’ordre dans le sens des longueurs décroissantes. Le chromosome n°9 a la particularité d’offrir un bouton chromosomique terminal à l’extrémité du bras long. La longueur du chromosome peut être souvent le reflet de disfonctionnement mitotique (SARR, 1975) .

Méthode d’amélioration du maïs 

Le maïs est une plante naturellement allogame. Pour chaque plante, une forte hétérogénéité existe et le maïs s’est adapté à cet état. On peut croiser le maïs, l’autoféconder aussi, mais une forte pression de consanguinité interdit l’utilisation directe des lignées homozygotes. Ces particularités permettent un large de méthodes d’amélioration qui se fondent sur une variabilité génétique préexistante naturelle ou induite. Les méthodes de sélection se différencient par trois éléments :
– le degré de contrôle de la pollinisation ;
– le niveau de contrôle génétique des caractères concernés ;
– la durée du cycle de sélection.
L’efficacité d’une méthode de sélection est proportionnelle à sa durée et sa complexité. Plus la méthode est longue et complexe plus elle est efficace. Ainsi on distingue deux groupes de méthodes :

Méthodes rapides d’efficacité limitée 

-la sélection massale : c’est la plus anciennement connue de toutes les méthodes de sélection. Elle consiste à choisir des plants dans une population, sur leur aspect phénotypique. La semence des plants retenus est mélangée pour le cycle suivant. Il n’y a donc ni test de descendances, ni contrôle de la fécondation. C’est une méthode efficace pour des caractères fortement héritables (WOODWORTH et al, 1952)
-la sélection généalogique : cette méthode consiste à choisir des plants sur leur aspect phénotypique et à tester leurs descendances en essai. Il n’y a pas contrôle de la pollinisation .

Méthodes complexes longues et efficaces 

-la production de synthétiques
Ce sont des hybrides formés de plus de 4 lignées pures. C’est donc des hybrides à formule fixe.
-les composites
Un composite est une variété constituée par un nombre élevé de diverses composantes (populations, lignées, hybrides, etc.), dans le but d’obtenir une large base génétique. De ce fait, les composites constituent des réserves de gênes en vue de la sauvegarde des acquis des écotypes et pour les opérations d’amélioration génétique (DJIDO, 1984).
-la sélection d’hybrides contrôlés
La création d’hybrides se repose sur l’obtention des lignées homozygotes par autofécondations successives, suivie d’une sélection intra et inter- familles ensuite intervient le croisement des lignées pour revenir à un niveau d’hétérozygotie élevé (SPRAGUE et DUDLEY, 1988). On distingue plusieurs types d’hybrides selon le nombre de lignées intervenues dans leur élaboration et l’arrangement des géniteurs : les hybrides simples, doubles, trois voies, multiples, les top-cross, les back-cross.

Création de lignées de maïs et leurs utilisations

Une lignée est le fruit des descendants successifs par voie sexuée d’un même individu selon ROUANET (1984). LE CONTE (1950) définit une lignée comme étant un générateur de gamètes uniformes. En effet les lignées sont des individus présentant une très grande homogénéité sur le plan génétique. Elles sont homozygotes pour la presque totalité des caractères. Si l’on procède à l’autofécondation d’une plante de maïs et de sa descendance, on aboutit au bout de sept à huit générations à une « lignée pure » qui est stable et très homogène. C’est la « méthode pedigree » que rapportent SPRAGUE et al. (1977). D’autres méthodes comme le « S.I.B-crossing » qui est le croisement entre des pieds frères (situés dans le même poquet) permettent l’obtention de lignée (GAY, 1984). Cependant une lignée ne doit exister qu’en fonction des croisements dans lesquels on se propose de la faire entrer ; et pour cause il a été constaté une baisse de leur vigueur. Plusieurs auteurs cités par LE CONTE (1950) le soulignent : SHAMEL a noté sur un matériel ayant subi quatre générations d’autofécondations une baisse de la vigueur essentiellement marquée sur le rendement ; SCHULL confirme une dépression de la vigueur avec les autofécondations du maïs, il fait remarquer sa restauration après un croisement de ses lignées. HALLAUER et MIRANDA cités par MARCHAND et al. (1997) abondent dans le même sens en précisant que les hybrides issus de croisement entre lignées homozygotes (hybrides simples) sont 200 à 300% supérieures à leurs parents. Toute l’utilisation de la création de lignées réside en l’hybridation. L’hybridation consiste en des croisements orientés entre lignées en fonction des objectifs visés. C’est l’exploitation pratique de l’hétérosis qui désigne cette vigueur accrue des hybrides par rapport aux lignées parents. En revanche, les semences d’hybrides simples reviennent très chères. Il se passe alors un problème de rentabilité économique des semences pour les producteurs. L’utilisation d’hybrides variétaux ou d’hybrides double voie, respectivement fruits de croisement entre variétés et entre hybrides simples et une alternative suggérée. L’amélioration des différents types d’hybrides passe par l’amélioration des lignées. Les différents travaux pour cette amélioration se regroupent selon l’explication théorique que donnent les uns et les autres du phénomène de l’hétérosis comme relève LE CONTE (1950) : il note la sélection gamétique de STADLER en 1944 et la sélection récurrente de HULL en 1945, en passant par la sélection récurrente réciproque de COMSTOCK, ROBINSON et HARVEY en 1949 qui se fondent sur le superdominance pour expliquer l’hétérosis. Au nombre de ceux qui adoptent la complémentarité comme explication, LE CONTE (1950) compte HAYES et IMMER en 1942 qui proposent la sélection convergente, RICHEY suggérant la sélection multiple convergence SPRAGUE qui, avec la sélection cumulative a pu passer de 5% à 16% la teneur en huile des grains en deux cycles. La variété synthétique est aussi l’illustration de cette théorie. Notons au passage le « top crosses » qui est un procédé rapide d’évaluation de l’aptitude à la recombinaison des lignées (ROUANET, 1954) .

Morphologie 

La plante du maïs comprend deux parties essentielles qui sont : l’appareil végétatif et l’appareil reproducteur .

Appareil végétatif

L’appareil végétatif de la plante comporte une tige, des feuilles et des racines. Ces différentes parties de la plante peuvent présenter des caractéristiques pouvant intervenir dans la sélection de matériel résistant à la sécheresse.
-La tige : d’une hauteur qui varie de 1,5 à 2,5 m (PODA, 1979), elle est généralement unique avec un diamètre d’environ 3 à 4 cm. La tige comporte plusieurs entre nœuds, droits presque cylindriques dans la partie supérieure. Dans la partie inférieure les entre-nœuds présentant une face alternativement aplatie. Le diamètre de la tige de maïs est utilisé comme critère de sélection pour la résistance à la sécheresse.
-Les feuilles : elles sont alternes de 8 à 40 selon les variétés, mais plus généralement de 8 à 20, le limbe est très développé (30 à 60 cm de long, 5 cm à 15 cm de large).Chaque feuille présente une gaine embrassante munie de poils courts sur son bord supérieur. La structure de la feuille présente un parenchyme homogène et un épiderme ventral parsemé de cellules bulbiformes disposées en bande longitudinale dont la membrane très perméable, permet une plasmolyse rapide entraînant l’enroulement de la feuille. Les stomates repartis sur les deux faces sont plus nombreux sur la face inférieure. La résistance à l’enroulement foliaire est un indice de sélection variétale de matériels récitants au stress hydrique .

-Le système racinaire : est du type fasciculé et comprend trois catégories de racines:
♦ Les racines séminales : elles sont formées à partir de la radicule et se développent en formant la racine principale avec de courtes ramifications. Les racines séminales disparaissent dès l’apparition des racines secondaires.
♦ Les racines secondaires ou adventives : elles apparaissent très tôt à la base des entrenœuds de la jeune tige qui s’est allongé ; ces racines constituent presque la totalité de l’appareil radiculaire fonctionnelle de la plante.
♦ Les racines d’ancrage : elles apparaissent beaucoup plus tard au niveau des premiers nœuds situés au dessus du sol. Leur rôle principal est d’améliorer la fixation et la stabilité de la plante. Il faut cependant signaler que toutes les plantes d’une même variété ne possèdent pas de racines d’ancrage. Cette caractéristique pourrait être liée à une variabilité génétique.

Table des matières

TABLE DES MATIERES
PAGES
TABLE DES MATIERES
REMERCIEMENTS
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES PHOTOS
SIGLES ET ABREVIATIONS
RESUME
Introduction générale
Première Partie : Revue Bibliographique
Chapitre I : Généralités sur le maïs
1.1. Origine du maïs
1.2. Description systématique
1.3. Génétique du maïs
1.3.1. Caractérisation génétique du maïs
1.3.2. Méthode d’amélioration du maïs
1.3.2.1. Méthodes rapides d’efficacité limitée
1.3.2.2. Méthodes complexes longues et efficaces
1.3.3. Création de lignées de maïs et leurs utilisations
1.4. Morphologie
1.4.1 Appareil végétatif
1.4.2. Appareil reproducteur
1.5. Exigences du maïs
1.5.1 Exigences climatiques
1.5.2. Sol et éléments fertilisants.
1.6. La culture du maïs au Burkina Faso.
Chapitre II : Situation des variétés de maïs vulgarisées au Burkina Faso
2.1. Aperçu sur les principales variétés vulgarisées.
2.1.1. Les variétés extra précoces
2.1.2. Les variétés précoces
2.1.3. Les variétés intermédiaires
2.2. Généralités sur la variété Espoir
2.2.1.Origine
2.2.2. Raisons pour s’appeler Espoir
2.2.3. Caractéristiques
2.2.3.1. Description
2.2.3.2. Technique de production
2.2.4. Utilisation
2.2.5. Caractères de résistance.
Chapitre III : Généralités sur la sécheresse
3.1. Définition et typologie.
3.2. Causes de la sécheresse.
3.3. Conséquences de la sécheresse sur le maïs.
3.4. Mécanismes de résistance des plantes à la sécheresse.
3.5. Point de quelques travaux sur l’amélioration du maïs pour la résistance à la
sécheresse.
Deuxième Partie : Etude du thème : Amélioration de la variété de maïs Espoir en vue de l’intensification de sa culture.
Chapitre I : Création du matériel
1.1. Objectifs
1.2. Matériel
1.2.1. Matériel végétal
1.2.2. Site expérimental
1.2.2.1. Situation géographique
1.2.2.2. Climat et végétation
1.2.2.3. Etude édaphique du site
1.3. Méthodes
1.3.1. dispositif expérimental
1.3.2. Conduite des essais.
1.3.2.1. Le semis
1.3.2.2. La fertilisation
1.3.2.3. Les opérations de croisement
1.4. Résultats
Chapitre II : Evaluation des lignées S1 de la variété Espoir pour la résistance à la
sécheresse
2.1. Objectif
2.2. Matériels
2.2.1. Matériel végétal
2.2.1.1. Matériel testé
2.2.1.2. Le matériel de référence
2.2.2. Site expérimental
2.2.2.1. Situation géographique
2.2.2.2. Climat et végétation
2.2.2.3. Etude édaphique du site
2.3. Méthodes
2.3.1. Dispositif expérimental
2.3.2. Conduite de l’essai
2.3.2.1. Le semis
2.3.2.2. La fertilisation
2.3.3. Variables étudiées
2.3.3.1 : Caractères agro- morphologiques
2.3.3.2 . Caractères physiologiques pour la résistance
2.3.4. Méthodes statistiques d’analyse
2.3.5. Critère de sélection
2.4. Résultats
2.4.1. Analyse de variances
2.4.2. Identification des variables pertinentes pour la sélection.
2.4.2.1. Etude de la corrélation des variables.
2.4.2.2. Recherche des variables principales
2.4.3. Processus de sélection des lignées S1 résistantes à la sécheresse
2.4.3.1. Etude de la productivité des lignées S1 en condition normale
2.4.3.2. Sélection des Lignées S1 par rapport aux variables physiologiques.
2.4.3.3. Identification des lignées résistantes à la sécheresse et productives.
2.5. Discussion
2.6. Conclusion Partielle
Conclusion générale

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