Accelerated generation of inbred lines through DH Technology VS conventional bred QPM germplasm: Inbred and hybrid performance for higher genetic gains

Dans les vastes champs où pousse le maïs, les sélectionneurs font face à une course contre la montre. Leur objectif est de créer de nouvelles variétés de maïs qui produisent plus de nourriture, résistent aux maladies et prospèrent face aux changements climatiques. Pour ce faire, ils doivent d'abord développer des lignées parentales pures et uniformes. Imaginez que vous essayez de cuisiner un gâteau parfait ; vous avez besoin d'ingrédients constants à chaque fois. Dans la sélection du maïs, ces ingrédients constants sont appelés lignées consanguines. Traditionnellement, la création de ces lignées est un processus lent et fastidieux. Les sélectionneurs doivent croiser des plantes, puis les forcer à s'autopoliniser pendant plusieurs générations, attendant des années que le matériel génétique se stabilise dans un état prévisible et stable. Cependant, une méthode plus rapide a émergé au cours des dernières décennies, appelée technologie du diploïde doublé. Cette technique permet de créer une lignée entièrement pure en une seule génération, évitant ainsi la longue attente. Bien que cette rapidité soit un avantage majeur, les sélectionneurs se sont demandé si ces lignères rapides sont aussi bonnes que celles créées de la manière traditionnelle et lente, ou si le raccourci sacrifie la qualité au profit de la vitesse.

Une équipe de chercheurs de l'Institut Indien de Recherche sur le Maïs s'est donné pour mission de répondre à cette question en mettant ces deux approches côte à côte. Ils ont rassemblé un groupe important de lignées de maïs : cinquante ont été créées en utilisant la méthode moderne et rapide du diploïde doublé, et cinquante ont été développées grâce à une technique traditionnelle appelée rétrocroisement (backcrossing), qui consiste à croiser une plante avec un parent pour réintroduire des traits spécifiques désirables. Les scientifiques ont cultivé ces cent lignées dans deux localisations différentes en Inde, Ludhiana et Karnal, pour observer leurs performances de manière isolée. Ils ont mesuré tout, de la taille des plantes au moment de la floraison, jusqu'à la taille des épis et le poids des grains. L'objectif était de trouver les meilleurs parents à mélanger pour créer de nouveaux hybrides puissants.

Les résultats ont montré que les deux méthodes produisaient d'excellents candidats, mais qu'elles possédaient des forces différentes. Les chercheurs ont découvert que les lignées créées par la méthode traditionnelle de rétrocroisement présentaient une plus grande variété de traits physiques, tels que le temps de floraison et la hauteur de la plante. Cette diversité est précieuse car elle offre aux sélectionneurs davantage d'options pour choisir lorsqu'ils tentent d'adapter les cultures à des environnements spécifiques. D'un autre côté, les lignées de diploïdes doublés, qui ont été créées en une fraction du temps, avaient tendance à avoir un rendement médian de grain plus élevé lorsqu'elles étaient cultivées seules. Cela suggère que la méthode rapide est très efficace pour fixer rapidement les meilleurs traits génétiques. En examinant les données, les chercheurs ont constaté que les deux groupes de lignées se chevauchaient de manière significative dans leurs performances, ce qui signifie qu'aucune méthode n'était strictement supérieure à l'autre sur tous les plans. Les deux approches fournissaient un riche réservoir de matériel génétique pouvant être utilisé pour construire un meilleur maïs.

Le véritable test, cependant, n'était pas seulement la croissance des lignées parentales seules, mais leur performance lorsqu'elles étaient croisées avec d'autres lignées pour créer des hybrides. L'équipe a créé quatre-vingt-sept nouvelles combinaisons hybrides en mélangeant leurs lignées parentales avec deux plantes testeurs standards. Ils ont cultivé ces hybrides dans les deux mêmes localisations pour voir quelles combinaisons produisaient le plus de grains. Les résultats ont été frappants. Les hybrides les plus productifs provenaient des lignées développées par la méthode traditionnelle de rétrocroisement. Trois hybrides spécifiques se sont distingués comme les meilleurs performeurs dans les deux localisations, et notablement, les trois étaient dérivés de populations de rétrocroisement. Un hybride, issu du croisement d'un parent de rétrocroisement avec un testeur, a produit 111,6 quintaux de grain par hectare. Un autre, également issu d'un parent de rétrocroisement, a produit 111,4 quintaux par hectare, et un troisième a atteint 111,2 quintaux par hectare. Ces rendements étaient nettement supérieurs aux témoins commerciaux utilisés pour la comparaison.

Il est intéressant de noter que les lignées parentales ayant produit ces hybrides gagnants ne ressemblaient pas nécessairement aux meilleures plantes lorsqu'elles étaient cultivées seules. Par exemple, l'un des parents les plus performants avait un rendement modeste lorsqu'il était cultivé seul, pourtant, lorsqu'il était croisé avec le bon partenaire, il produisait un hybride champion. Cela met en évidence un principe clé de la sélection : le meilleur parent n'est pas forcément celui qui semble le plus vigoureux sur le moment, mais celui qui se combine le mieux avec un autre. L'étude a confirmé que si la méthode rapide du diploïde doublé est un outil puissant pour gagner du temps et créer des lignées uniformes, la méthode traditionnelle de rétrocroisement conserve un pouvoir unique. Elle semble particulièrement efficace pour introduire des traits spécifiques de haute performance provenant de plantes donneuses dans le pool de sélection, aboutissant à des hybrides qui surpassent même les lignées développées le plus rapidement.

Les chercheurs ont utilisé des outils statistiques pour comprendre les relations complexes entre les différents traits mesurés, tels que la hauteur de la plante, la taille de l'épi et le nombre de jours jusqu'à la floraison. Ils ont découvert que ces traits étaient souvent liés ; par exemple, les plantes plus hautes avaient tendance à avoir des épis plus longs et plus de grains. En analysant ces connexions, ils ont pu voir comment les différentes méthodes de sélection influençaient le résultat final. L'étude a conclu que les deux méthodes sont des outils essentiels dans la panoplie du sélectionneur moderne. La technique du diploïde doublé offre rapidité et pureté génétique, tandis que le rétrocroisement offre un réservoir profond de diversité génétique et la capacité d'ajuster précisément des traits spécifiques. Ensemble, elles constituent une stratégie robuste pour développer les variétés de maïs à haut rendement nécessaires pour nourrir une population croissante. Ce travail démontre qu'il n'existe pas de « solution miracle » unique pour la sélection ; plutôt, l'approche la plus réussie consiste souvent à utiliser le bon outil pour la tâche spécifique, en combinant la rapidité de la technologie moderne avec la profondeur éprouvée des méthodes traditionnelles.