Traditionally, breeders’ selection decisions in early generations are largely based on visual obs... more Traditionally, breeders’ selection decisions in early generations are largely based on visual observations in the field. With the advent of affordable genome sequencing and high-throughput phenotyping technologies, enhancing breeders’ ratings with such information became attractive. In this research, it is hypothesized that G×E interactions of secondary traits (i.e., growth dynamics’ traits) are less complex than those of related target traits (e.g., yield). Thus, phenomic selection (PS) may allow selecting for genotypes with beneficial response-pattern in a defined population of environments. A set of 45 winter wheat varieties was grown at five year-sites and analyzed with linear and factor-analytic (FA) mixed models to estimate G×E interactions of secondary and target traits. The dynamic development of drone-derived plant height, leaf area and tiller density estimations was used to estimate the timing of key stages, quantities at defined time points, and temperature dose-response ...
In a breeding program with high bread making quality as main breeding goal, different strategies ... more In a breeding program with high bread making quality as main breeding goal, different strategies can be used or combined to create genotypes with good bread making quality and improved yield. As protein and yield are negatively correlated, one breeding strategy is to identify genotypes with a deviation to this relationship. Another is to fi nd genotypes with a higher gluten quality to compensate a moderate protein content. Such cultivars with improved yield and very good bread making quality potential are available. As some new bread making processes required more wet gluten than traditionally, some adjustments in the wheat production and in the market are needed. The high bread making potential of new cultivars should not be lost between the breeder and the baker.
Choix et caractérisation de 10 génotypes IV.1.4 Discussion IV.l.5 Conclusions m IV.2 Essais en co... more Choix et caractérisation de 10 génotypes IV.1.4 Discussion IV.l.5 Conclusions m IV.2 Essais en conditions naturelles (1990,1991) 104 IV.4.3.2 Volume et densité finale 109 IV.4.3.3 Evolution du volume du grain 111 IV.4.4 Conclusions 112 CONCLUSIONS GÉNÉRALES et DÉFINITIONS D'IDEOTYPES 114 RÉSUMÉ, SUMMARY 129 iv VH BIBLIOGRAPHIE 135 Vm ANNEXES 153 teneur en eau du grain lorsqu' il atteint son volume maximal I INTRODUCTION Depuis le premier hybride stérile entre un seigle (Secale céréale L.) et un blé (Triticum aestivum L.) observé par A.S. Wilson en 1875 (Mûntzing, 1979) le triticale a connu un développement spectaculaire. Il est actuellement cultivé sur plus de 2 millions d'hectares à travers le monde (Pfeiffer, 1993). Utilisé principalement pour l'alimentation du bétail, il peut également être consommé par l'homme sous la forme de pains, biscuits, cookies, tortillas, chapatisetc...(Cooper, 1985; Skovmand et al., 1984). Sa valeur nutritionnelle repose sur une teneur en protéine et une concentration en acides aminés essentiels, en particulier de lysine et de thréonine, plus élevées que dans le blé (National Research Council, 1989). Les avantages agronomiques du triticale sont sa productivité et sa tolérance aux conditions pédo-climatiques défavorables. Depuis quelques années les rendements du triticale égalent ou dépassent ceux du blé. Dans les sols difficiles (humides, sableux, salés, riches en bore) de nombreux essais ont démontré que ses performances sont moins diminuées que celles du blé (National Research Council, 1989; Cooper, 1991). La sélection du triticale est récente, puisque les premières variétés ont été commercialisées vers la fin des années 60. Au début, l'amélioration de la fertilité a été la principale préoccupation de tous les sélectionneurs. D'autres objectifs, dont l'amélioration du rendement, la résistance à la verse, un meilleur remplissage des grains et la résistance à la germination sur pied, ont par la suite pris plus d'importance. Bien que les progrès récents promettent un bel avenir à cette "nouvelle espèce obtenue par l'homme" (Fossati et al., 1978), ces problèmes ne sont pas encore complètement résolus. 1.1 Bref historique du triticale L'histoire du triticale a été bien documentée par plusieurs auteurs dont Fossati et al. (1978), Gregory (1987), Gupta et Priyadarshan (1982), Mûntzing (1979), Skovmand et al. (1984), Varughese et al. (1987) entre autres. A partir de ces travaux on peut retracer m REVUE DE LITTERATURE Dans tout travail d'amélioration des plantes, il faut pouvoir utiliser un nombre important de renseignements. En plus d'une bonne compréhension du milieu agro-économique c-à-d. du marché futur des variétés sélectionnées, il faut avoir des connaissances agronomiques, physiologiques et génétiques. Il faut savoir au niveau du champ comment s'établit la structure du rendement, au niveau des cellules comment fonctionne le métabolisme qui conduit au remplissage du grain et quels sont les gènes qui participent au contrôle de l'ensemble. m.l Structure du rendement des céréales à paille L'augmentation du rendement a toujours été un des principaux buts de l'amélioration des plantes. Lorsque le rendement peut se décomposer en plusieurs facteurs, comme pour les céréales à paille (encadré 1), il est essentiel de savoir dans un milieu donné lesquels sont les plus importants, quelles sont les relations entre eux et comment on peut les améliorer. Encadré 1. Définition de la structure du rendement des céréales à paille La structure du rendement des céréales à paille est définie suivant l'équation : Rendement en grains (RDT) = Nombre de grains.m2 (NG2) x Poids du grain Le poids du grain est en général mesuré sur 1000 grains (en abbrégé PMG) Le NG2 peut se détailler en deux composantes : NG2 = Nombre d'épis.m"2 (NE2) x Nombre de grains.épr1 (NGE) elles mêmes divisibles en deux : NGE = Nombre de grains.épiller1 x Nombre d'épillets.épi'1 NE2 = Nombre de plantes.m"2 (NP2) x Nombre de talles fertiles.plante1 Ces connaissances permettent de définir un modèle de plante. Cette définition n'est pas qu'un moyen de "stimuler la réflexion" (Rasmusson, 1987) mais est absolument nécessaire au sélectionneur. En effet, avant de pouvoir tester le rendement d'une lignée s en essais, il doit au préalable choisir parmi un grand nombre de plantes ou de "lignesépis". Ce choix est pour l'essentiel visuel et a lieu au champ. Chaque sélectionneur doit donc avoir en tête, plus ou moins consciemment, plus ou moins intuitivement, l'idée de ce modèle de plante. Donald (1968) a proposé un idéotype, littéralement "une forme qui dérive d'une idée" pour le blé dans des conditions non limitatives. Cette plante idéale a une seule tige courte et forte, peu de petites feuilles érigées, un épi fertile et droit (avec beaucoup de fleurs par unité de matière sèche). Elle doit avoir une grande efficacité d'utilisation des ressources, mais doit être une faible concurrente pour les autres plantes du peuplement. La part des assimilats transférés vers la partie récoltée doit être la plus importante possible. Mais Donald lui-même met en garde contre une généralisation de son modèle. La précocité et les résistances aux maladies nécessaires seront différentes suivant les milieux. Pour cette raison et à cause de la manière imprévisible dont les gènes des "caractères modèles" sélectionnés affectent d'autres caractères, il faut tester l'efficacité du modèle dans un nombre de milieux suffisant. Il insiste également sur trois paramètres qui vont influencer le modèle: la photosynthèse dans un peuplement de céréales, le rôle de l'épi comme "puits" ("sink") suffisant ou limitant pour les assimilats et la compétition entre plantes d'un peuplement. Rasmusson (1987) a souligné les limites de la sélection par idéotype. Il est entre autres difficile de sélectionner contre la symétrie (l'harmonie) de la plante pour obtenir simultanément des grands épis et des petites feuilles. Grafius (1978) a montré que la plante a tendance à avoir un haut degré de 157
qu’à partir de la 7e génération d’autofécondation que l’on peut considérer les descendants à nouv... more qu’à partir de la 7e génération d’autofécondation que l’on peut considérer les descendants à nouveau comme homozygotes, soit génétiquement homogènes. Pour beaucoup de caractéristiques, ceci rend l’identification des meilleurs individus plus difficile lors des premières générations. L’observation minutieuse au champ, les analyses de laboratoires, les ordinateurs et la statistique sont ici d’une aide précieuse. Une autre voie, qui avait été suivie en Suisse dans le blé, passe par la création d’haploïdes doublés. Même si tout n’est pas si facile, on peut depuis plus de trente ans, grâce aux cultures in Les haploïdes doublés pour accélérer la sélection Dans la sélection traditionnelle des céréales autogames (qui s’autofécondent) comme le blé ou l’orge, le développement d’une nouvelle variété commence par le croisement de deux lignées homozygotes. Les hybrides issus du croisement sont en 1re génération (F1) uniformes et hétérozygotes (fig. 1). Lors de la génération suivante (F2), après a...
En Suisse, la selection publique possede une longue tradition de creation de varietes de haute qu... more En Suisse, la selection publique possede une longue tradition de creation de varietes de haute qualite boulangere. Il reste a en ameliorer le potentiel de rendement. Dans le reste de l�Europe, ou la selection est presque exclusivement privee, le rendement a ete l�objectif prioritaire pendant plus de 100 ans. La qualite boulangere n�a ete longtemps qu�un objectif secondaire. Le progres de rendement des bles fourragers est d�environ 1 % par an, mais pour garantir une securite alimentaire globale, il devrait etre de 2,5 %. Pour y parvenir, des investissements bien plus importants seraient necessaires, alors que les royalties pour cette espece sont encore faibles. Dans certains pays, le taux de renouvellement de semence n�est plus que de 50 %. Dans cette situation, on ne peut esperer d�importants progres de selection, d�autant plus que l�indice de recolte � la part du grain par rapport a la matiere seche aerienne de la plante � a probablement atteint son optimum, avec plus de 50 %, et a...
zen wieder weitgehend reinerbig. Dies erschwert es bei vielen Merkmalen, die richtigen Erbkombina... more zen wieder weitgehend reinerbig. Dies erschwert es bei vielen Merkmalen, die richtigen Erbkombinationen auch in frühen Generationen präzise zu erkennen. Um die Eigenschaften von Kreuzungsnachkommen schon zu diesem frühen Zeitpunkt zu erfassen, bedarf es einer genauen Beobachtung im Feld, kombiniert mit zusätzlichen Laboranalysen, um bereits zu diesem Zeitpunkt statistische Abschätzungen des Zuchtwerts vorzunehmen. Ein anderer Weg, der in der Schweiz auch bei Weizen intensiv verfolgt wurde, führt über die Schaffung von Doppelhaploiden. Bereits seit über dreissig Jahren könDoppelhaploide (DH) verkürzen den Selektionsprozess In der traditionellen Linienzüchtung beginnt der Werdegang einer neuen Sorte mit der Verkreuzung von zwei reinerbigen Weizenoder Gerstenlinien. Die daraus resultierenden Hybriden der ersten Filialgeneration (F1), sind uniform und mischerbig (Abb. 1). Lässt man diese abblühen, bestäuben sich die Pflanzen selbst. In der Folgegeneration (F2) kommt es zur Aufspaltung d...
Pflanzenkalender dokumentieren den Rhythmus der Jahreszeiten Die Phänologie der Pflanzen wird in ... more Pflanzenkalender dokumentieren den Rhythmus der Jahreszeiten Die Phänologie der Pflanzen wird in verschiedenen Beobachtungsnetzen in der Schweiz erfasst. Sie ist stark von Umwelteinflüssen abhängig, wie der schnelle Klimawandel immer deutlicher zeigt. Die Reaktionen vieler Waldbaumarten über verschiedene Höhenstufen und über die Zeit sind grossen Veränderungen ausgesetzt. Bekannte Gesetzmässigkeiten der vergangenen Jahrzehnte verändern sich, was die Projektionen in die Zukunft erschwert.
The metabolomic profiling analyses of 11 vitamins' statuses of wheat grain in a subsample of ... more The metabolomic profiling analyses of 11 vitamins' statuses of wheat grain in a subsample of 167 accessions from the INRAE worldwide bread wheat core collection planted in two contrasting environments in France (Le Moulon and Clermont-Ferrand) have been evaluated using a high-throughput liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) procedure. This has allowed us to perform a genome-wide association study (GWAS) for these nutritional traits of interest combining the phenotypic data with the genotypic data derived from the TaBW280K SNP chip. Considering both thresholds (P < 0.0003 and R2 ≥ 8%), the GWAS identified between 1 and 22 marker-trait associations (MTAs) for the individual vitamins at the individual locations, and 12 SNP markers were stable and associated with vitamin contents across two environments. Desirable alleles and superior genotypes identified in the current analysis provide novel genetic data that can be used for future research on the genetics of vitamins and their application in wheat breeding.
Climate change is increasing crop losses and yield variability with impacts for global food secur... more Climate change is increasing crop losses and yield variability with impacts for global food security. In this context, conservation agriculture appears as a potential solution to maintain crop productivity, soil fertility and environmental sustainability. Therefore, understanding the combined effects of soil tillage and crop succession over a long period is of primary interest. In this study, we analyzed data from a 50 year long-term field experiment to assess (i) the change of climatic parameters, wheat yield and soil organic carbon (SOC) content; (ii) the combined effects of crop succession (monoculture vs. crop rotation) and soil tillage system (minimum tillage vs. plough) on wheat yield, SOC content and other soil properties at three soil depths (0-10, 10-20 and 20-50 cm); and (iii) the relative contributions of climatic parameters, wheat phenology and agricultural practices on wheat yield variability. Wheat yield was 16% higher in crop rotation compared to monoculture, while soil tillage system had no significant effect on wheat yield during the period 1977-2016. Despite a SOC content decline over time, which was especially marked during the first ten years of the study, SOC content was 7% higher in the minimum tillage treatment compared to the plough treatment, while crop rotation had no significant effect. In 2016, after 50 years of experimentation, both crop succession and soil tillage systems influenced soil properties. Over the 50-year period, the climatic conditions around the heading phase explained 22% of yield variability, while 18% of this variability was explained by crop succession and 6% by the growing degree days until heading stage. In a context of conservation agriculture promotion, our long-term field experiment provides key evidence that the combination of both minimum soil tillage and crop rotation improves soil fertility and crop productivity.
There is an increasing awareness about the need for improving nitrogen use efficiency in crop 24 ... more There is an increasing awareness about the need for improving nitrogen use efficiency in crop 24 production in order to meet economic and ecological standards. The present work provides 25 insight into the varietal factors of wheat that determine nitrogen use in the plant. The 26 performance of eleven winter wheat varieties in terms of grain yield and nitrogen uptake and 27 use efficiency was tested within the framework of a 40-year long term field experiment of 28 organic enrichment and mineral nitrogen fertilisation treatments. Globally, organic 29 enrichment had a beneficial effect on the yield and grain nitrogen concentration and showed a 30 strong interaction with the amount of applied mineral nitrogen fertiliser. Manure application 31 generally had positive effects on varietal performances mainly due to indirect long term 32 effects on the soil properties. Varieties showed a broad range of responses to the treatments of 33 the long term experiment, revealing significant genotype x environment interactions. 34 Nevertheless, the varieties which performed well at high input levels were also the best at low 35 input levels, suggesting that the genotype x environment interactions were not strong enough 36 to inverse the performance ranking. Similarly, the varietal traits associated with high yielding 37 or grain nitrogen concentration in high input conditions were the same as those identified 38 under low input conditions. To conclude, these results suggest that the selection of wheat for 39 nitrogen efficiency is possible under any nitrogen fertilisation regime. However, to be adapted 40 to low input or organic agriculture, varieties also need traits other than nutrient use efficiency, 41 for example, disease resistance, resilience to abiotic stresses and competitiveness against 42 weeds. 43
1 Agroscope, station fédérale de recherches agronomiques, Changins, CH-1260 Nyon ; dario.fossati@... more 1 Agroscope, station fédérale de recherches agronomiques, Changins, CH-1260 Nyon ; [email protected] 2 Agroscope, station fédérale de recherches en arboriculture, viticulture et horticulture, CH-8820 Wädenswil ; [email protected] La variété est mise au service d'une filière. Le sélectionneur doit donc connaître en détail les attentes de chacun des acteurs de celle-ci. La sélection étant un processus lent, le sélectionneur doit non seulement connaître mais aussi anticiper les évolutions du contexte dans lequel sa variété sera cultivée. Dans le cas particulier de l'agriculture suisse, nous allons tenter d'illustrer le rôle de la sélection de variétés pour une agriculture durable par l'exemple de la sélection du blé, du pommier et de la vigne. 1. Le blé tendre dans le contexte helvétique 1.1. Le poids de la politique agricole Depuis la loi sur le blé de 1929, la culture des céréales panifiables en Suisse a été fortement contrôlée par l'État. Ju...
Ten hexaploid winter triticales were grown at three sites in western Switzerland for two cropping... more Ten hexaploid winter triticales were grown at three sites in western Switzerland for two cropping periods. The grains were analyzed for their concentration of N. Averaged across the environments, entries 50728 and 50893, two advanced breeding lines, produced about the same grain yield but differed markedly in the concentration of grain N (Fossati, Fossati & Feil, 1993, Euphytica 71, p. 115–123). Research on wheat and other cereals has shown that concentrations of protein and minerals are often positively correlated. Therefore, it appears likely that high-protein triticales, such as entry 50728, will also exhibit elevated levels of minerals. Grain of entries 50728 and 50893, from our experimental site Changins, were used to test this hypothesis. The kernels were assayed for a number of nutritionally relevant mineral elements (P, K, Mg, Mn, Ca, Fe, Zn, and Cu) by ICP-AES. Averaged over the two cropping periods, 50728 grain was clearly higher in N, P, K, Ca, and Fe and slightly higher in Mg and Zn than those of entry 50893. There were no differences between the entries for Mn and Cu.
Traditionally, breeders’ selection decisions in early generations are largely based on visual obs... more Traditionally, breeders’ selection decisions in early generations are largely based on visual observations in the field. With the advent of affordable genome sequencing and high-throughput phenotyping technologies, enhancing breeders’ ratings with such information became attractive. In this research, it is hypothesized that G×E interactions of secondary traits (i.e., growth dynamics’ traits) are less complex than those of related target traits (e.g., yield). Thus, phenomic selection (PS) may allow selecting for genotypes with beneficial response-pattern in a defined population of environments. A set of 45 winter wheat varieties was grown at five year-sites and analyzed with linear and factor-analytic (FA) mixed models to estimate G×E interactions of secondary and target traits. The dynamic development of drone-derived plant height, leaf area and tiller density estimations was used to estimate the timing of key stages, quantities at defined time points, and temperature dose-response ...
In a breeding program with high bread making quality as main breeding goal, different strategies ... more In a breeding program with high bread making quality as main breeding goal, different strategies can be used or combined to create genotypes with good bread making quality and improved yield. As protein and yield are negatively correlated, one breeding strategy is to identify genotypes with a deviation to this relationship. Another is to fi nd genotypes with a higher gluten quality to compensate a moderate protein content. Such cultivars with improved yield and very good bread making quality potential are available. As some new bread making processes required more wet gluten than traditionally, some adjustments in the wheat production and in the market are needed. The high bread making potential of new cultivars should not be lost between the breeder and the baker.
Choix et caractérisation de 10 génotypes IV.1.4 Discussion IV.l.5 Conclusions m IV.2 Essais en co... more Choix et caractérisation de 10 génotypes IV.1.4 Discussion IV.l.5 Conclusions m IV.2 Essais en conditions naturelles (1990,1991) 104 IV.4.3.2 Volume et densité finale 109 IV.4.3.3 Evolution du volume du grain 111 IV.4.4 Conclusions 112 CONCLUSIONS GÉNÉRALES et DÉFINITIONS D'IDEOTYPES 114 RÉSUMÉ, SUMMARY 129 iv VH BIBLIOGRAPHIE 135 Vm ANNEXES 153 teneur en eau du grain lorsqu' il atteint son volume maximal I INTRODUCTION Depuis le premier hybride stérile entre un seigle (Secale céréale L.) et un blé (Triticum aestivum L.) observé par A.S. Wilson en 1875 (Mûntzing, 1979) le triticale a connu un développement spectaculaire. Il est actuellement cultivé sur plus de 2 millions d'hectares à travers le monde (Pfeiffer, 1993). Utilisé principalement pour l'alimentation du bétail, il peut également être consommé par l'homme sous la forme de pains, biscuits, cookies, tortillas, chapatisetc...(Cooper, 1985; Skovmand et al., 1984). Sa valeur nutritionnelle repose sur une teneur en protéine et une concentration en acides aminés essentiels, en particulier de lysine et de thréonine, plus élevées que dans le blé (National Research Council, 1989). Les avantages agronomiques du triticale sont sa productivité et sa tolérance aux conditions pédo-climatiques défavorables. Depuis quelques années les rendements du triticale égalent ou dépassent ceux du blé. Dans les sols difficiles (humides, sableux, salés, riches en bore) de nombreux essais ont démontré que ses performances sont moins diminuées que celles du blé (National Research Council, 1989; Cooper, 1991). La sélection du triticale est récente, puisque les premières variétés ont été commercialisées vers la fin des années 60. Au début, l'amélioration de la fertilité a été la principale préoccupation de tous les sélectionneurs. D'autres objectifs, dont l'amélioration du rendement, la résistance à la verse, un meilleur remplissage des grains et la résistance à la germination sur pied, ont par la suite pris plus d'importance. Bien que les progrès récents promettent un bel avenir à cette "nouvelle espèce obtenue par l'homme" (Fossati et al., 1978), ces problèmes ne sont pas encore complètement résolus. 1.1 Bref historique du triticale L'histoire du triticale a été bien documentée par plusieurs auteurs dont Fossati et al. (1978), Gregory (1987), Gupta et Priyadarshan (1982), Mûntzing (1979), Skovmand et al. (1984), Varughese et al. (1987) entre autres. A partir de ces travaux on peut retracer m REVUE DE LITTERATURE Dans tout travail d'amélioration des plantes, il faut pouvoir utiliser un nombre important de renseignements. En plus d'une bonne compréhension du milieu agro-économique c-à-d. du marché futur des variétés sélectionnées, il faut avoir des connaissances agronomiques, physiologiques et génétiques. Il faut savoir au niveau du champ comment s'établit la structure du rendement, au niveau des cellules comment fonctionne le métabolisme qui conduit au remplissage du grain et quels sont les gènes qui participent au contrôle de l'ensemble. m.l Structure du rendement des céréales à paille L'augmentation du rendement a toujours été un des principaux buts de l'amélioration des plantes. Lorsque le rendement peut se décomposer en plusieurs facteurs, comme pour les céréales à paille (encadré 1), il est essentiel de savoir dans un milieu donné lesquels sont les plus importants, quelles sont les relations entre eux et comment on peut les améliorer. Encadré 1. Définition de la structure du rendement des céréales à paille La structure du rendement des céréales à paille est définie suivant l'équation : Rendement en grains (RDT) = Nombre de grains.m2 (NG2) x Poids du grain Le poids du grain est en général mesuré sur 1000 grains (en abbrégé PMG) Le NG2 peut se détailler en deux composantes : NG2 = Nombre d'épis.m"2 (NE2) x Nombre de grains.épr1 (NGE) elles mêmes divisibles en deux : NGE = Nombre de grains.épiller1 x Nombre d'épillets.épi'1 NE2 = Nombre de plantes.m"2 (NP2) x Nombre de talles fertiles.plante1 Ces connaissances permettent de définir un modèle de plante. Cette définition n'est pas qu'un moyen de "stimuler la réflexion" (Rasmusson, 1987) mais est absolument nécessaire au sélectionneur. En effet, avant de pouvoir tester le rendement d'une lignée s en essais, il doit au préalable choisir parmi un grand nombre de plantes ou de "lignesépis". Ce choix est pour l'essentiel visuel et a lieu au champ. Chaque sélectionneur doit donc avoir en tête, plus ou moins consciemment, plus ou moins intuitivement, l'idée de ce modèle de plante. Donald (1968) a proposé un idéotype, littéralement "une forme qui dérive d'une idée" pour le blé dans des conditions non limitatives. Cette plante idéale a une seule tige courte et forte, peu de petites feuilles érigées, un épi fertile et droit (avec beaucoup de fleurs par unité de matière sèche). Elle doit avoir une grande efficacité d'utilisation des ressources, mais doit être une faible concurrente pour les autres plantes du peuplement. La part des assimilats transférés vers la partie récoltée doit être la plus importante possible. Mais Donald lui-même met en garde contre une généralisation de son modèle. La précocité et les résistances aux maladies nécessaires seront différentes suivant les milieux. Pour cette raison et à cause de la manière imprévisible dont les gènes des "caractères modèles" sélectionnés affectent d'autres caractères, il faut tester l'efficacité du modèle dans un nombre de milieux suffisant. Il insiste également sur trois paramètres qui vont influencer le modèle: la photosynthèse dans un peuplement de céréales, le rôle de l'épi comme "puits" ("sink") suffisant ou limitant pour les assimilats et la compétition entre plantes d'un peuplement. Rasmusson (1987) a souligné les limites de la sélection par idéotype. Il est entre autres difficile de sélectionner contre la symétrie (l'harmonie) de la plante pour obtenir simultanément des grands épis et des petites feuilles. Grafius (1978) a montré que la plante a tendance à avoir un haut degré de 157
qu’à partir de la 7e génération d’autofécondation que l’on peut considérer les descendants à nouv... more qu’à partir de la 7e génération d’autofécondation que l’on peut considérer les descendants à nouveau comme homozygotes, soit génétiquement homogènes. Pour beaucoup de caractéristiques, ceci rend l’identification des meilleurs individus plus difficile lors des premières générations. L’observation minutieuse au champ, les analyses de laboratoires, les ordinateurs et la statistique sont ici d’une aide précieuse. Une autre voie, qui avait été suivie en Suisse dans le blé, passe par la création d’haploïdes doublés. Même si tout n’est pas si facile, on peut depuis plus de trente ans, grâce aux cultures in Les haploïdes doublés pour accélérer la sélection Dans la sélection traditionnelle des céréales autogames (qui s’autofécondent) comme le blé ou l’orge, le développement d’une nouvelle variété commence par le croisement de deux lignées homozygotes. Les hybrides issus du croisement sont en 1re génération (F1) uniformes et hétérozygotes (fig. 1). Lors de la génération suivante (F2), après a...
En Suisse, la selection publique possede une longue tradition de creation de varietes de haute qu... more En Suisse, la selection publique possede une longue tradition de creation de varietes de haute qualite boulangere. Il reste a en ameliorer le potentiel de rendement. Dans le reste de l�Europe, ou la selection est presque exclusivement privee, le rendement a ete l�objectif prioritaire pendant plus de 100 ans. La qualite boulangere n�a ete longtemps qu�un objectif secondaire. Le progres de rendement des bles fourragers est d�environ 1 % par an, mais pour garantir une securite alimentaire globale, il devrait etre de 2,5 %. Pour y parvenir, des investissements bien plus importants seraient necessaires, alors que les royalties pour cette espece sont encore faibles. Dans certains pays, le taux de renouvellement de semence n�est plus que de 50 %. Dans cette situation, on ne peut esperer d�importants progres de selection, d�autant plus que l�indice de recolte � la part du grain par rapport a la matiere seche aerienne de la plante � a probablement atteint son optimum, avec plus de 50 %, et a...
zen wieder weitgehend reinerbig. Dies erschwert es bei vielen Merkmalen, die richtigen Erbkombina... more zen wieder weitgehend reinerbig. Dies erschwert es bei vielen Merkmalen, die richtigen Erbkombinationen auch in frühen Generationen präzise zu erkennen. Um die Eigenschaften von Kreuzungsnachkommen schon zu diesem frühen Zeitpunkt zu erfassen, bedarf es einer genauen Beobachtung im Feld, kombiniert mit zusätzlichen Laboranalysen, um bereits zu diesem Zeitpunkt statistische Abschätzungen des Zuchtwerts vorzunehmen. Ein anderer Weg, der in der Schweiz auch bei Weizen intensiv verfolgt wurde, führt über die Schaffung von Doppelhaploiden. Bereits seit über dreissig Jahren könDoppelhaploide (DH) verkürzen den Selektionsprozess In der traditionellen Linienzüchtung beginnt der Werdegang einer neuen Sorte mit der Verkreuzung von zwei reinerbigen Weizenoder Gerstenlinien. Die daraus resultierenden Hybriden der ersten Filialgeneration (F1), sind uniform und mischerbig (Abb. 1). Lässt man diese abblühen, bestäuben sich die Pflanzen selbst. In der Folgegeneration (F2) kommt es zur Aufspaltung d...
Pflanzenkalender dokumentieren den Rhythmus der Jahreszeiten Die Phänologie der Pflanzen wird in ... more Pflanzenkalender dokumentieren den Rhythmus der Jahreszeiten Die Phänologie der Pflanzen wird in verschiedenen Beobachtungsnetzen in der Schweiz erfasst. Sie ist stark von Umwelteinflüssen abhängig, wie der schnelle Klimawandel immer deutlicher zeigt. Die Reaktionen vieler Waldbaumarten über verschiedene Höhenstufen und über die Zeit sind grossen Veränderungen ausgesetzt. Bekannte Gesetzmässigkeiten der vergangenen Jahrzehnte verändern sich, was die Projektionen in die Zukunft erschwert.
The metabolomic profiling analyses of 11 vitamins' statuses of wheat grain in a subsample of ... more The metabolomic profiling analyses of 11 vitamins' statuses of wheat grain in a subsample of 167 accessions from the INRAE worldwide bread wheat core collection planted in two contrasting environments in France (Le Moulon and Clermont-Ferrand) have been evaluated using a high-throughput liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) procedure. This has allowed us to perform a genome-wide association study (GWAS) for these nutritional traits of interest combining the phenotypic data with the genotypic data derived from the TaBW280K SNP chip. Considering both thresholds (P < 0.0003 and R2 ≥ 8%), the GWAS identified between 1 and 22 marker-trait associations (MTAs) for the individual vitamins at the individual locations, and 12 SNP markers were stable and associated with vitamin contents across two environments. Desirable alleles and superior genotypes identified in the current analysis provide novel genetic data that can be used for future research on the genetics of vitamins and their application in wheat breeding.
Climate change is increasing crop losses and yield variability with impacts for global food secur... more Climate change is increasing crop losses and yield variability with impacts for global food security. In this context, conservation agriculture appears as a potential solution to maintain crop productivity, soil fertility and environmental sustainability. Therefore, understanding the combined effects of soil tillage and crop succession over a long period is of primary interest. In this study, we analyzed data from a 50 year long-term field experiment to assess (i) the change of climatic parameters, wheat yield and soil organic carbon (SOC) content; (ii) the combined effects of crop succession (monoculture vs. crop rotation) and soil tillage system (minimum tillage vs. plough) on wheat yield, SOC content and other soil properties at three soil depths (0-10, 10-20 and 20-50 cm); and (iii) the relative contributions of climatic parameters, wheat phenology and agricultural practices on wheat yield variability. Wheat yield was 16% higher in crop rotation compared to monoculture, while soil tillage system had no significant effect on wheat yield during the period 1977-2016. Despite a SOC content decline over time, which was especially marked during the first ten years of the study, SOC content was 7% higher in the minimum tillage treatment compared to the plough treatment, while crop rotation had no significant effect. In 2016, after 50 years of experimentation, both crop succession and soil tillage systems influenced soil properties. Over the 50-year period, the climatic conditions around the heading phase explained 22% of yield variability, while 18% of this variability was explained by crop succession and 6% by the growing degree days until heading stage. In a context of conservation agriculture promotion, our long-term field experiment provides key evidence that the combination of both minimum soil tillage and crop rotation improves soil fertility and crop productivity.
There is an increasing awareness about the need for improving nitrogen use efficiency in crop 24 ... more There is an increasing awareness about the need for improving nitrogen use efficiency in crop 24 production in order to meet economic and ecological standards. The present work provides 25 insight into the varietal factors of wheat that determine nitrogen use in the plant. The 26 performance of eleven winter wheat varieties in terms of grain yield and nitrogen uptake and 27 use efficiency was tested within the framework of a 40-year long term field experiment of 28 organic enrichment and mineral nitrogen fertilisation treatments. Globally, organic 29 enrichment had a beneficial effect on the yield and grain nitrogen concentration and showed a 30 strong interaction with the amount of applied mineral nitrogen fertiliser. Manure application 31 generally had positive effects on varietal performances mainly due to indirect long term 32 effects on the soil properties. Varieties showed a broad range of responses to the treatments of 33 the long term experiment, revealing significant genotype x environment interactions. 34 Nevertheless, the varieties which performed well at high input levels were also the best at low 35 input levels, suggesting that the genotype x environment interactions were not strong enough 36 to inverse the performance ranking. Similarly, the varietal traits associated with high yielding 37 or grain nitrogen concentration in high input conditions were the same as those identified 38 under low input conditions. To conclude, these results suggest that the selection of wheat for 39 nitrogen efficiency is possible under any nitrogen fertilisation regime. However, to be adapted 40 to low input or organic agriculture, varieties also need traits other than nutrient use efficiency, 41 for example, disease resistance, resilience to abiotic stresses and competitiveness against 42 weeds. 43
1 Agroscope, station fédérale de recherches agronomiques, Changins, CH-1260 Nyon ; dario.fossati@... more 1 Agroscope, station fédérale de recherches agronomiques, Changins, CH-1260 Nyon ; [email protected] 2 Agroscope, station fédérale de recherches en arboriculture, viticulture et horticulture, CH-8820 Wädenswil ; [email protected] La variété est mise au service d'une filière. Le sélectionneur doit donc connaître en détail les attentes de chacun des acteurs de celle-ci. La sélection étant un processus lent, le sélectionneur doit non seulement connaître mais aussi anticiper les évolutions du contexte dans lequel sa variété sera cultivée. Dans le cas particulier de l'agriculture suisse, nous allons tenter d'illustrer le rôle de la sélection de variétés pour une agriculture durable par l'exemple de la sélection du blé, du pommier et de la vigne. 1. Le blé tendre dans le contexte helvétique 1.1. Le poids de la politique agricole Depuis la loi sur le blé de 1929, la culture des céréales panifiables en Suisse a été fortement contrôlée par l'État. Ju...
Ten hexaploid winter triticales were grown at three sites in western Switzerland for two cropping... more Ten hexaploid winter triticales were grown at three sites in western Switzerland for two cropping periods. The grains were analyzed for their concentration of N. Averaged across the environments, entries 50728 and 50893, two advanced breeding lines, produced about the same grain yield but differed markedly in the concentration of grain N (Fossati, Fossati & Feil, 1993, Euphytica 71, p. 115–123). Research on wheat and other cereals has shown that concentrations of protein and minerals are often positively correlated. Therefore, it appears likely that high-protein triticales, such as entry 50728, will also exhibit elevated levels of minerals. Grain of entries 50728 and 50893, from our experimental site Changins, were used to test this hypothesis. The kernels were assayed for a number of nutritionally relevant mineral elements (P, K, Mg, Mn, Ca, Fe, Zn, and Cu) by ICP-AES. Averaged over the two cropping periods, 50728 grain was clearly higher in N, P, K, Ca, and Fe and slightly higher in Mg and Zn than those of entry 50893. There were no differences between the entries for Mn and Cu.
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Papers by Dario Fossati