1.1 Résumé :
La filière oléagineuse jouit d’un certain nombre d’avantages et d’opportunités qui lui permettent d’avoir une place privilégiée dans le contexte agricole marocain et d’attirer beaucoup d’investisseurs dans le système agricole et agro-industriel. Cependant,la productivité des cultures oléagineuses, notamment du colza, se trouve affectée par les différents stress abiotiques liées au changement climatique, dont la sécheresse et les hautes températures de plus en plus fréquentes. Par conséquent, il existe un réel besoin de sélectionner et développer des variétés de colza plus résistantes ou, du moins, plus tolérantes à la sécheresse que les variétés existantes. La diversification et l'adoption d'un large éventail de tels cultivars, performants et adaptés aux différentes zones agroclimatiques marocaines, sont d'une importance cruciale pour faire face aux méfaits du changement climatique et pour améliorer la sécurité alimentaire en huiles végétales de table dans notre pays. De même pour la culture du sésame, il y a une grande attente en matière d’amélioration de sa productivité et de sa valorisation qui restent faibles en raison de plusieurs contraintes dont, principalement, le manque de variétés améliorées. Ce problème est accentué par l’indisponibilité d’une large diversité génétique chez cette espèce cultivée au Maroc. C’est dans ce contexte, et pour développer de nouvelles variétés plus performantes, qu’il a été conçu d’induire une nouvelle variabilité génétique chez le sésame par l’utilisation de la mutagénèse chimique. C’est dans ce sens que cet axe de recherche a été conçu pour apporter des solutions à ces contraintes. L’objectif global est l’amélioration génétique de la productivité et de l’adaptation aux stress abiotiques du colza et du sésame. Les objectifs spécifiques sont de sélectionner des variétés et des lignées de colza productives et adaptées à la sécheresse, sélectionner des lignées mutantes de sésame à haut potentiel de production, de qualité et d’adaptation aux conditions stressantes et de caractériser une dizaine de mutants et de populations TILLING de colza et de sésame en s’intéressant aux gènes cibles. Le budget total demandé pour les quatre années de cet axe de recherche est de l’ordre de 612.000,00 DH.
Mots clés :Colza, sésame, changement climatique, diversité génétique, variétés, lignées.
1.2Contexte et point de situation
1.2.1 Orientations stratégique
Dans cette partie, rapporter les objectifs stratégiques dans le cadre deGénération Green se rapportant à la F/D, ainsi que la synthèse des doléances exprimées par les parties prenantes lors de la phase de cadrage.
La nouvelle stratégie de développement du secteur agricole au Maroc, appelée “Génération Green 2020-2030”, vise à consolider les acquis du PMV en matière de développement de la filière oléagineuse et à surmonter les handicaps et les difficultés ayant empêché d’atteindre les objectifs du contrat programme cosigné en 2013 par l’Interprofession de la filière et le Gouvernement marocain dans le cadre du Plan Maroc Vert (2008-2020). Actuellement, la nouvelle stratégie GG continue à considérer le secteur des cultures oléagineuses parmi les filières agricoles prioritaires dans notre pays, mais elle a revu les objectifs stratégiques qui visent le développement de cette filière à l’horizon de 2030. Elle a été déclinée en trois principaux axes :
- Extension des superficies et amélioration des rendements (passant d’une superficie de 32,5MHa en 2019 à 70MHa en 2030 (dont 20.000 pour le colza) et d’un rendement de 12 q/ha en 2019 à 18 q/ha en 2030 et d’une production en huile de 38.000 T en 2019 à 126.000T en 2030, ce qui représente un passage d’une couverture de 2%, actuellement, à 10% en 2030 ; et ce à travers :
L’extension des superficies des oléagineux
L’introduction du soja dans l’assolement du périmètre irrigué
L’amélioration de la conduite technique à travers le renforcement des actions du conseil agricole
Le développement d’un programme de production et de multiplication des semences certifiées à l’échelle nationale
Renforcement des programmes de recherche ;
- Soutien des prix de production ;
- Mise en place d’une nouvelle génération d’organisation professionnelle.
La filière oléagineuse jouit d’un certain nombre d’avantages et d’opportunités à même d’avoir une place privilégiée et d’attirer beaucoup d’investisseurs dans le système agricole et agro-industriel marocain. Tout d’abord, c’est une filière bien organisée et structurée autour d’une interprofession composée essentiellement des industriels (triturateurs) et des producteurs, et œuvrant dans le cadre d’un contrat programme convenu et signé avec le gouvernement en 2013. Les cultures oléagineuses sont adaptées aux conditions pédoclimatiques de la région de Fès-Meknès et trouvent toute leur place dans le système cultural à base de céréales, en jouant un rôle très important dans la rotation avec les céréales et les légumineuses. Du côté de recherche sur les oléagineux, beaucoup d’activités sont réalisées à l’INRA et en collaboration avec l’ENA et certaines universités de la région. De même, il y a une convention de collaboration entre l’INRA et l’interprofession des oléagineux (FOLEA) en matière de recherche et développement et de renforcement de capacités des producteurs.
En revanche, cette filière soufre de certaines contraintes qui peuvent limiter son développement. Parmi ces problèmes, il y a l’absence de variétés marocaines compétitives sur le marché qui pourraient constituer une alternative aux variétés hybrides importantes ayant des retombées négatives en matière de coût de semence et de sécurité alimentaire. Aussi, il n’y a pas encore une bonne maîtrise de la conduite technique, notamment le désherbage et la récolte de la culture du colza. Ceci est accentué par l’absence du semoir spécialisé et adéquat pour l’installation du colza en semis direct et en semis conventionnel, ce qui se traduit par un problème de réussite de cette culture pour les deux systèmes.
Par ailleurs, malgré que le sésame soit une culture prioritaire dans la zone du Tadla, et qu’il y ait une grande attente du développement et de la profession en matière de sa valorisation, sa production reste faible en raison de plusieurs contraintes, dont principalement le manque de variétés améliorées.
1.2.2Etat de l’art :
Faire le point du contexte scientifique et des dernières connaissances en relation avec l’axe pour justifier l’idée du projet, les aspects originaux et novateurs, et énoncer les hypothèses.
(y compris les recherches antérieures de l’INRA)
Au Maroc, les précipitations sont aléatoires et les sécheresses imprévisibles sont sévères (FAO, 2016). Le pays est constitué majoritairement de régions arides où les météorologues notent une réduction des précipitations de l’ordre de 3mm/an. les zones agricoles n’occupant qu’une faible partie de la superficie totale (Aït Houssa et al., 2017). Le réchauffement climatique en cours conduirait à un accroissement de température entre 2,3°C et 2,9°C et une baisse des précipitations entre 13% et 30%, avec comme conséquence la chute des rendements des cultures (Iizumi et al., 2015 ).
Le secteur des oléagineux est considéré comme prioritaire parmi les autres secteurs de l'agriculture. En revanche, la production nationale globale, y compris l’olivier et les oléagineux annuels, n'excède pas 20% des besoins qui s’élèvent à plus de 400.000 tonnes. L'écart est couvert par des importations massives de graines oléagineuses et surtout d'huiles brutes. Cela pèse énormément sur la balance commerciale marocaine et par conséquent a des répercussions très négatives sur l'économie et la sécurité alimentaires du pays (Nabloussi, 2015). Parmi les cultures oléagineuses annuelles qui ont un grand potentiel de production et qui sont appelées à jouer un rôle dans l’amélioration de la production des graines oléagineuses dans notre pays il y a le colza. Le colza est une culture oléagineuse largement répandue dans le monde, notamment dans les zones à climat tempéré et relativement froid, où on cultive le colza d’hiver, et les zones à climat méditerranéen et relativement chaud, où c’est plutôt le colza de printemps qui se cultive (Nabloussi, 2015). Le Maroc fait partie des pays qui utilisent le type de printemps.Cependant, la productivité de cette culture, adaptée aux conditions marocaines, se trouve affectée par les différents stress abiotiques liées au changement climatique, notamment la sécheresse et les hautes températures de plus en plus fréquentes (Liu et al. 2013; Ye et al. 2016). Plusieurs études ont montré que, lors d’un déficit hydrique, les plantes adoptent des stratégies d’adaptation qui diffèrent d’une espèce à une autre et qui font intervenir une large combinaison de facteurs morphologiques, physiologiques et biochimiques (Tardieu et al, 2018). Actuellement, les programmes d'amélioration du colza, à travers le monde, s’intéressent de plus en plus à l’amélioration génétique de la tolérance au stress hydrique. Cette amélioration exige d’étudier, d’identifier et de vérifier les caractères morphologiques, biochimiques, physiologiques et agronomiques sous différentes conditions hydriques (Pfeiffer et al., 2000). Chez le colza, l’effet du stress hydrique dépend du génotype, de l’intensité et la durée du stress, des conditions climatiques et des stades de développement du colza (Robertson et Holland, 2004). Cette culture est particulièrement sensible au stress hydrique qui survient durant la période de floraison. Toutefois, il existe une grande variabilité intraspécifique pour les réactions d’adaptation de la plante du colza à la sécheresse et nombreuses sont les études qui ont montré les différences génotypiques pour la résistance ou la tolérance aux conditions de stress hydrique (Qaderi et al., 2006 ; Ardestani et Rad, 2012 ; Ashraf et al., 2013 ; Li et al., 2014). Plusieurs critères ont été identifiés pour la discrimination et le criblage des génotypes en réponse aux contraintes hydriques, dont le nombre de siliques par plante, le nombre de graines par silique, le ratio racine/pousse, l’ajustement osmotique (Norouzi et al., 2008), les indices de résistance à la sécheresse et de stabilité tels que la productivité moyenne sous stress, la productivité moyenne géométrique et l’index du rendement (Shirani-Rad et Abbasian, 2011), le rendement en graines, le rendement en huile, la teneur relative en eau et la teneur de malondialdéhyde (Rashidi et al., 2012).
Le sésame (Sesamumindicum L.) est une plante oléagineuse à reproduction sexuée ayant des intérêts agronomiques et industriels importants. Selon FAOSTAT (2018), au niveau mondiale, plus de 5,5 millions de tonnes de graines de sésame ont été produites sur près de 10 millions d'hectares, ce qui classe le sésame au neuvième rang des principales cultures oléagineuses. Cependant, le Maroc ne produit qu’environ 1800 tonnes par année, dont la zone du Tadla assure 95 % de la production nationale, et les zones de Meknès et Safi assurant le reste (FAOSTAT, 2018). Cette production reste faible en raison de plusieurs contraintes, telles que le manque de variétés améliorées, l'utilisation de techniques de production traditionnelles et la faible valorisation de la production (EL Harfi, 2016). Le sésame a encore quelques caractères sauvages, dont la fragmentation des capsules, la croissance indéterminée de la plante et la maturation en capsule asynchrone, conduisant à un très faible rendement en graines (Islam et al., 2016). La sélection variétale reste le seul moyen pour surmonter ces contraintes, mais elle nécessite au préalable l’existence d’une grande variabilité génétique. Cependant, EL Harfi et al. (2018) ont montré qu'il existe une faible diversité génétique dans les cultivars de sésame marocain.Par conséquent, il est nécessaire d'étendre et d'élargir la variabilité génétique existante à des fins de sélection. La mutagenèse est un outil rapide et efficace pour induire une variabilité génétique nouvelle et utile du sésame, car cette plante est principalement autogame (Saha 2018). En particulier, la mutagenèse chimique a été utilisée avec succès pour obtenir une nouvelle variabilité dans certaines variétés de sésame cultivé (Begum et Dasgupta 2010).
Les mutations induites par l’action d’agents mutagènes ou d’éléments d’ADN transposables sont utilisées afin de créer et d’augmenter la variabilité au sein d’une population (Martin et al., 2009). Elles permettent également de localiser et d’identifier des gènes affectés et de déterminer leur fonction biologique. Au fil des années, la mutagenèse a engendré une variabilité génétique chez plusieurs cultures et a joué un rôle important dans le monde entier. En effet, d’après les rapports de FAO / AIEA Vienne, 2965 cultivars, avec un ou plusieurs caractères utiles, ont été obtenus à partir de mutations induites chez plusieurs espèces : blé, orge, riz, coton, tournesol, pamplemousse, etc.. En effet, des mutants tolérants à la salinité ont été identifiés chez le blé, le soja, l’orge et le tabac (Labhilili et al, non publié). Chez le genre Brassica, des mutants avec faible teneur en chlorophylle, nanisme, haute teneur en huile, morphologie modifiée des racines, composition en acides gras modifiée, résistance aux insectes nuisibles et rendement en graines amélioré ont été identifiés et sélectionnés (Zhang et al. 2016). A l’INRA- Maroc, la mutagenèse chimique a été appliquée chez les variétés marocaines de blé tendre et dur, de colza, de palmier dattier, etc.… dans le but de développer un nouveau germoplasme productif, précoce, tolérant aux stress abiotiques, résistant aux maladies et de bonne qualité (Elyadini et al., 2014). En effet, des lignées plus productives, tolérantes à la sécheresse, à la septoriose, à la rouille brune et jaune et de bonne qualité technologique ont été sélectionnées chez le blé dur (Elyadini et al., 2014). Une population de mutants a été également développée chez le colza et des mutants précoces ayant un rendement élevé ont été sélectionnés (Channaoui et al., 2019).
Le tilling (targetedinduced local lesions in genome), criblage de mutations induites localement dans le génome) est l’une des techniques les plus récentes de la génétique inverse (Jung et al., 2008). Elle se base sur la mutagenèse chimique avec des méthodes modernes d'analyse de l'ADN grâce à l'identification à haut débit de mutations ponctuelles (McCallum et al., 2000). Il s’agit de provoquer des mutations au hasard sur le génome d’organisme à étudier (grâce à un agent mutagène) et ensuite de repérer par une approche moléculaire les individus renfermant les mutations recherchées dans un gène d’intérêt. Ainsi, Le TILLING est une technique prometteuse pour la découverte de nouveaux gènes et par la suite le développement de nouvelles variétés. Cette technique a été initiée sur Arabidopsisthaliana (Green et al., 2003). Ainsi, le TILLING a permis la découverte de 1000 mutations dans 100 gènes criblés chez Arabidopsis (Till et al., 2003).
Listes des références bibliographiques :
Rapporter au moins 10 références récentes relatives à la thématique de l’axe
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1.2.3 Justification du projet (intérêt et originalité)
Présenter les conditions qui mènent à l’identification de la problématique à traiter et la capacité du projet à donner des solutions (durables) à la lumière des orientations stratégiques (1.2.1) et de l’état de l’art (1.2.2) tout en décrivant comment le projet complète les autres initiatives.
La sécheresse était toujours présente dans l'histoire du Maroc. Son importance en tant qu'élément structurel du climat du pays a augmenté au cours des dernières décennies, avec une réduction nette des précipitations et une tendance à la hausse des températures, dues au phénomène du changement climatique. Dans ce sens, la productivité de la culture du colza, adaptée aux conditions marocaines, se trouve affectée par les différents stress abiotiques liées au changement climatique, notamment la sécheresse et les hautes températures de plus en plus fréquentes. Par conséquent, il existe un réel besoin de sélectionner et développer des variétés de colza plus résistantes ou, du moins, plus tolérantes à la sécheresse et à la chaleur que les variétés existantes. La diversification et l'adoption d'un large éventail de tels cultivars, performants et adaptés aux différentes zones agroclimatiques marocaines, sont d'une importance cruciale pour faire face aux méfaits du changement climatique et pour améliorer la sécurité alimentaire en huiles végétales de table dans notre pays. Les variétés tolérantes ainsi attendues seront en mesure de contribuer significativement à la réalisation des objectifs de la nouvelle stratégie agricole en ce qui concerne l’augmentation des superficies réservée aux cultures oléagineuses, notamment le colza, et l’amélioration de la résilience des producteurs dans un contexte de changement climatique accru. L’INRA dispose actuellement d’un gemoplasme assez diversifié, dont des mutants récemment développées, qui servira pour l’identification et la sélection de lignées performantes et productives dans des environnements stressés.
Concernant la culture du sésame, prioritaire dans la zone du Tadla, il y a une grande attente en matière d’amélioration de sa productivité et de sa valorisation.En effet, sa production reste faible en raison de plusieurs contraintes, dont principalement le manque de variétés améliorées.Ce problème est accentué par l’indisponibilité d’une large diversité génétique chez cette espèce cultivée au Maroc. C’est dans ce contexte, et pour développer de nouvelles variétés plus performantes, qu’il a été conçu d’induire une nouvelle variabilité génétique chez le sésame par le programme d’amélioration génétique des cultures oléagineuses au CRRA de Meknès en collaboration avec le CRRA de Rabat et le CRRA de Tadla. La mise en œuvre de cette activité de recherche a vu le jour en 2018/2019, en adoptant et appliquant la mutagénèse chimique, à travers l’utilisation de l’EMS (éthyl méthane sulfonate). Les résultats obtenus ont montré qu’une nouvelle variabilité génétique très intéressante a été observée pour la majorité des caractères morphologiques et agronomiques analysés. Et justement à travers cette proposition de recherche, qui fait aussi l’objet d’une thèse doctorale en collaboration avec la FST de l’Université de Béni-Mellal, que les mutants obtenus vont être caractérisés sur le plan agromorphologique, physiologique et génétique dans le but de commencer la sélection des lignées intéressantes et développer, plus tard, les nouvelles variétés escomptées.