Identification de polymorphismes géniques favorables pour accélérer l'amélioration quant aux caractères du bois chez l'épinette noire


L'objectif de ce projet visait à tester et appliquer la méthode de sélection par la génomique à une population d'amélioration de 2e génération d'épinette noire du Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec en vue de réaliser l'amélioration des caractères liés aux propriétés du bois beaucoup plus rapidement que par approche conventionnelle d'évaluation au champ.

Résultats obtenus

Cette étude a permis la mise sur pied d'un registre de polymorphismes d'ADN des gènes de l'épinette noire regroupant 100 000 SNPs (single-nucleotide-polymorphisms) de haute confiance statistique et représentatifs de 15 000 gènes après capture et séquençage en parallèle de ces derniers. Une puce de génotypage à haut débit de type Illumina-Infinium de 5000 SNPs représentatifs d'autant de gènes distincts a aussi été construite avec succès. Une population de descendances de croisements biparentaux d'épinette noire âgée d'une vingtaine d'année et établie sur deux sites (sapinière à bouleau jaune et sapinière à bouleau blanc) a été échantillonnée par la collecte de rameaux pour un total de 1000 individus. Des  mesures de croissance ont été effectuées et des carottes de bois ont été prélevées afin de déterminer des caractéristiques indicatives de la qualité du bois de ces arbres comme la densité du bois et l'angle des microfibrilles de bois. Ces arbres ont également été génotypés pour les 5000 SNPs de la puce de génotypage, permettant d'obtenir des profils génomiques de ces arbres et de construire de modèles de prédiction des performances des arbres pour ces différents caractères à partir de leurs profils génomiques, et comparer les valeurs obtenues avec les évaluations après 20 ans par évaluation phénotypique conventionnelle au champ. À partir de la validation avec des lots d'arbres indépendants, il en est résulté que les modèles de prédiction par la génomique affichaient des précisions quasi équivalentes à celles obtenues au champ à l'âge mature par l'approche conventionnelle. Les gains génétiques prédits résultant de la sélection par la génomique étaient de l'ordre de 90% et plus de ceux obtenus par l'approche conventionnelle en autant que les modèles de prédiction s'appliquaient à la même population d'amélioration. Les précisions des modèles de prédiction par la génomique englobant les deux sites d'expérimentation étaient équivalentes à celles s'appliquant à un seul site, indiquant peu d'interaction génotype x environnement.

Il en résulte que la sélection par la génomique dès le stade de jeunes semis dans cette population d'amélioration pourrait générer des gains génétiques et économiques par année de l'ordre de 2 à 3 fois supérieurs à ceux obtenus par l'approche conventionnelle quand on considère l'ensemble du cycle d'amélioration. Autrement dit, l'approche par la génomique permettrait de réduire par un facteur équivalent la durée du cycle d'amélioration, qui est normalement d'environ 25 à 30 ans chez cette espèce pour des caractères comme la qualité du bois.

Retombées actuelles et prévues

Les résultats de la présente étude permettront de constituer plus rapidement des variétés de seconde génération alliant forte croissance et bonne densité du bois chez l'épinette noire. L'épinette noire représente l'espèce la plus reboisée au Québec, avec plus de 60 millions de plants annuellement. Dans ce contexte, le Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec a mis sur pied il y a plus de 30 ans un programme d'amélioration pour cette espèce. Avec les délais et les coûts importants d'évaluation pour les caractères de bois à l'âge mature, ce projet a démontré que sous des conditions de population d'amélioration de génération avancée, la sélection par l'approche génomique représente une solution de rechange efficace aux évaluations traditionnelles au champ en permettant de hâter grandement les sélections.

Cette approche est apparue particulièrement efficace puisqu'elle comporte un profilage intensif du génome, permettant de prédire avec précision la valeur génétique des individus issus de croisements composant les populations d'amélioration de 2e génération. L'opportunité est d'autant plus intéressante que la performance des arbres quant à leurs caractères de bois peut être prédite avec précision dès l'âge de très jeunes semis, sauvant les délais et d'importants coûts d'évaluation au champ. L'application de la sélection génomique permettra donc d'effectuer des sélections pour la qualité du bois en sauvant un délai de près d'une génération dans ces populations d'amélioration. Les arbres sélectionnés pourront être propagés végétativement par embryogenèse somatique et bouturage en vue de la production de variétés multiclonales utilisables en reboisement, ou être croisés à d'autres populations présentant des caractéristiques distinctives.

Chercheur responsable

Jean Bousquet, Université Laval

Équipe de recherche

  • Jean Beaulieu, Ressources Naturelles Canada (NRCAN)
  • Mireille Desponts, Ministère des Ressources naturelles et de la Faune (MRNF)
  • John Mackay, Université Laval

Durée

3 ans

Montant

216 541 $

Partenaires financiers

  • Ministère des Ressources naturelles et de la Faune

Appel de propositions

Aménagement et environnement forestiers – IV