Amélioration génétique

Définition

Une amélioration génétique identifie l'ensemble des méthodes et techniques qui visent à améliorer le programme génétique d'un organisme de manière à ce qu'il soit adapté aux exigences agricoles ou à des conditions écologiques particulières. Elle correspond à la sélection des meilleures espèces, une sélection génétique et non à une sélection naturelle.

Une sélection pour amélioration génétique :

L'amélioration génétique conduit à une sélection phénotypique dans une espèce, une variété ou une race, éventuellement en fonction de caractères morphologiques comme ici avec un mouton, pour la viande qu'il peut fournir ou une meilleure forme anatomique.

Explications

À titre d'exemple, nous donnons un aperçu des éléments liés à l'amélioration génétique des cultures. Qu'est-ce que l'amélioration génétique ?

Les cultures sont sensibles aux ravageurs et aux maladies et, avec l'augmentation des volumes produits, les besoins en eau et en engrais augmentent. Nos cultures modernes ont été sélectivement élevées pendant de nombreux siècles et ne sont donc pas très diversifiées, génétiquement. Pour faire face à la pression environnementale croissante, nos cultures actuelles devront être adaptées pour donner des rendements plus élevés pour nourrir une population croissante.

Pour améliorer la génétique des plantes, des collections de la biodiversité sont utilisées pour identifier de nouveaux gènes et combinaisons de gènes qui peuvent être introduits dans les cultures, de manière naturelle en utilisant des techniques de sélection conventionnelles (sans utiliser de modification génétique et la création d'OGM), mais en utilisant les outils les plus modernes.

La sélection végétale traditionnelle utilisait une sélection basée sur l'apparence phénotypique (phénotype) de la culture, où les meilleures plantes vertes seraient conservées et utilisées pour les croisements ultérieurs, mais de nos jours les plantes peuvent être sélectionnées en fonction de leur profil génotypique d'ADN (génotype). Pour ce faire, des marqueurs génétiques indiquent de petites différences dans la séquence d'ADN entre les individus (polymorphismes). Cela peut accélérer considérablement le processus de reproduction et peut être plus précis pour les caractéristiques qui montrent une grande variation en fonction des conditions environnementales, de leur environnement de croissance, incluant les inhibiteurs de croissance potentiels.

Le phénotype ou la performance d'une plante peuvent être prédits en fonction de son génotype; cependant, en général, le génotype ne peut pas être prédit à partir du phénotype.

Les données de marqueurs génétiques dérivées des populations reproductrices, par exemple une population de plants de brocoli, peuvent être utilisées conjointement avec un logiciel informatique sophistiqué pour réaliser une carte génétique du génome du brocoli. Ces cartes génétiques permettent de classer les données génotypiques d'individus dans une population et sont utilisées avec des mesures phénotypiques pour lier des régions d'ADN qui influencent une caractéristique particulière (trait), comme la résistance aux maladies ou le jaunissement après la récolte; cela forme le concept général de la cartographie des caractères quantitatifs. Des marqueurs génétiques liés à la région de l'ADN influençant la caractéristique peuvent alors être utilisés pour cribler la progéniture de la population (parfois en combinaison avec la sélection phénotypique) permettant de sélectionner uniquement les lignées contenant la région bénéfique de l'ADN (Sélection Assistée par Marqueur). Les lignées présélectionnées sont ensuite évaluées dans des essais répétés pour évaluer leur valeur agronomique. Cette approche est particulièrement avantageuse lorsque la collecte de données phénotypiques est plus coûteuse par rapport à la collecte de données de génotype. Des précautions doivent être prises lors de l'estimation des effets associés à la présence de génotypes de marqueurs particuliers, plus il faut aussi considérer si les génotypes sélectionnés produiront toujours l'effet désiré (phénotype) dans différents contextes génétiques et dans différents environnements de croissance.

La domestication et l'amélioration historique des cultures ont réduit la diversité génétique de nos cultures modernes. Cette diversité génétique peut être mesurée dans l'ADN au niveau des marqueurs génétiques. Ces marqueurs d'ADN peuvent identifier une variation "exotique" dans les mêmes régions d'ADN dans les plantes issues des collections de diversité. Cette variation d'ADN "exotique" est cette variation qui n'a pas été capturée lors de la domestication des ancêtres de nos variétés de cultures modernes.

La variation peut être dans les gènes, auquel cas nous pouvons la mesurer par séquençage du transcriptome. Une fois que les gènes pertinents ont été identifiés, avec une diversité utile disponible, cela peut être utilisé pour l'amélioration des cultures en sélectionnant des variétés de cultures modernes avec des plantes identifiées dans la collection de la diversité.

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