National Institute of Agronomic Research Morocco - INRA Morocco

Overview: Biotechnologie .AXE 3 - Amélioration du processus régénératif et d’enracinement de vitro plants

Biotechnologie .AXE 2 - Biotechnologie .AXE 1


Leader: Meriem Mdarhri Alaoui, National Institute of Agronomic Research Morocco - INRA Morocco

Team members: 3
Partner organizations: 1

Budget 2025
MAD : 0

Results: 0

  Axis Description
    
Résumé L’arganier (Argania spinosa. L skeels) est une espèce reconnue pour sa valeur socio-économique et écologique, ainsi que pour ses vertus thérapeutiques. Cet arbre forestier a connu une dégradation entraînant une régression de l’espèce dans son écosystème arganeraie. Aujourd'hui, la pérennité de cet écosystème est menacée en raison de la surexploitation domestique, de l’extrême aridité des dernières décennies et surtout du faible taux de régénération naturelle. La sélection et la multiplication d’individus ayant des caractères agronomiques intéressantes, une bonne qualité de l’huile et la résistance aux stress biotiques et abiotiques constituent la priorité du programme national de l’arganiculture. La multiplication par les méthodes conventionnelles pose un ensemble de contraintes (problème d’hétérogénéité des plantations par semi, fortes pertes de jeunes plants lors des transplantations au champ de plants issus de la multiplication végétative classique… La mise en place d’une synergie entre les techniques de multiplication classique (semis, bouturage et greffage) et la multiplication in vitro représente une voie pour la production en masse d’arbres sélectionnés. Dans ce programme de recherche, la multiplication in vitro par organogenèse et/ou embryogenèse somatique est proposée comme une alternative pour une production de vitroplants d’arganiers sélectionnés. Les réussites et les aboutissements de diverses recherches entamées jusqu’à récemment concluent que le problème d’enracinement des vitroplants d’arganier reste l’handicap majeur. Ainsi, l’exploitation de toutes les connaissances acquises dans le domaine de biotechnologie permettrait de surmonter cette contrainte, un grand champ d’investigation demeure encore inexploré. Dans ce cadre, l’étude sera complétée par des recherches visant la compréhension et l’analyse des profils d’expression génétiques et protéiques relatives à différentes étapes du développement des vitroplants. Ainsi, sur la base des travaux déjà initiés par l’analyse bioinformatique « In silico » pour la recherche des gènes impliqués dans ces processus, les techniques de biologie moléculaire seront exploitées pour la compréhension de la physiologie des processus régénératifs et d’enracinement. Le développement de ces outils permettra par ailleurs, l’étude de l’expression des gènes spécifiques chez les vitroplants ayant un potentiel à la régénération et/ou à l’enracinement. Mots clés : Argania spinosa, organogenèse, embryogenèse somatique, enracinement, expression des gènes. Orientations stratégique Dans cette partie, rapporter les objectifs stratégiques dans le cadre de Génération Green se rapportant à la F/D, ainsi que la synthèse des doléances exprimées par les parties prenantes lors de la phase de cadrage. Le développement de l’arganier fait partie des engagements du Maroc en matière de mesures d’adaptation aux changements climatiques, c’est une contribution national déterminée proposée par le Maroc dans le cadre de la Convention Cadre des Nations Unies pour les Changements Climatiques (CCNUCC) (Projet LECB – 2015, Projet de développement de l’arganiculture dans les zones vulnérables 2018). Étant donné que l’arganeraie est l’un des écosystèmes menacés en raison de sa surexploitation domestiques et de l’extrême aridité connue au cours des dernières décennies. La nouvelle vision tracée par MAPMDREF à travers le plan « Green Generation » vise le renforcement de la résilience, la sauvegarde et la restauration des ressources naturelles et la préservation de la biodiversité. Dans ce contexte, un programme de recherche, qui consiste à l’application des méthodes de multiplication in vitro par organogenèse et/ou par embryogenèse somatique et les méthodes moléculaire pour l’étude et la compréhension in silico et in vivo des différents processus nécessaires au développement des vitro plant (induction, régénération, enracinement) a été élaboré. Ce programme de recherche s’inscrit dans son contexte national par l’intégration des composantes prioritaires des orientations stratégiques de Génération verte 2020-2030, ainsi les bénéficiaires seront en premier lieu les signataires du contrat programme relatif au développement de la filière d’argan (ANDZOA, …) et par ailleurs tous les bénéficiaires de ce contrat notamment les institutionnels, les organisations professionnelles et les agriculteurs. Etat 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) L’arganier (Argania spinosa L. Skeets), deuxième essence forestière au Maroc, arbre emblématique et un des piliers des agro écosystèmes des régions à climat aride et semi-aride du Sud-Ouest marocain. L’arganier à multi-usages constitue un rempart contre la désertification et un pivot des systèmes agro-forestiers. La dégradation de l’arganier entraînerait la disparition de nombreuses espèces faisant partie de l’écosystème arganeraie. Au cours des deux dernières décennies, l’arganier se place parmi les principales filières agricoles stratégiques au Maroc. Vue son rôle environnemental contre la désertification avec environ 17% de la superficie totale de la forêt marocaine (Haut-commissariat aux Eaux et Forêts et à la lutte contre la désertification, 2017), des grands chantiers de restructuration et de modernisation de ce secteur ont été adoptés dans le cadre des orientations stratégiques traçaient par le Plan Maroc Vert en 2008 et qui continuent actuellement dans le cadre du Programme National « Green Generation ». Dans ce sens, la création, en 2010, de l’Agence Nationale pour le Développement des Zones Oasiennes et de l’Arganier (ANDZOA), a donné une forte impulsion au développement intégré de l’arganeraie marocaine, plusieurs actions ont porté essentiellement sur la protection et la gestion rationnelle de l’arganeraie, le reboisement, la production voire la multiplication, la domestication et la valorisation des produits de cet arbre (ANDZOA 2019). Certes, malgré tous les efforts déployés, la régression de la surface et de la densité des plantations d’arganier demeure alarmante et la régénération naturelle est de plus en plus difficile dans la principale aire de présence de l’espèce. En outre, les programmes de multiplication végétative conventionnelle ont été confrontés par la grande difficulté d’enracinement et par la perte de plants après leur transplantation au champ. Aussi, la régénération par semis de graines reste limitée par le problème d’hétérogénéité due à l’allogamie de l’espèce. De même, les études du marcottage ont montré que la technique n’est pas adaptée chez l’arganier (Mokhtari, 2002). A cet égard, la biotechnologie, en particulier la culture in vitro a constitué une alternative dans les programmes de recherche nationale. Toutefois, à nos jours, l’aptitude à l’enracinement à partir de matériel adulte de toutes les recherches de multiplication entamées demeurent une contrainte majeure. La réussite de cette phase reste très tributaire de plusieurs facteurs (génotypique, physiologiques, génétiques, conditions de cultures, …). D’ailleurs, les travaux de multiplication de l’arganier par bouturage donnent des taux de réussites très variables entre 17% à 60% (Mokhtari, 2002 ; Mdarhri Alaoui et al 2018 ; Benbya et al 2018 ; Benbya et al 2020). En outre, plusieurs travaux sont actuellement entrepris pour la multiplication in vitro de l’arganier. Les expériences menées sur plusieurs types d’explants allant de la germination des graines à la culture de boutures ont montré que le potentiel organogène présente une grande hétérogénéité liée particulièrement à la diversité génétique de l’espèce. La réussite de néoformation de bourgeons nécessite toujours le renforcement de recherche pour l’optimisation de condition de cultures reproductives (milieux de culture d’initiation, milieux de multiplication, l’apport en régulateurs de croissance). Les travaux menés par Bousselmane et al en 2001, et Mdarhri Alaoui et al. En 2011, à partir d’explants prélevés sur des arbres adultes ont montré que le microbouturage de l’arganier pourraient constituer une alternative de propagation conforme et rapide. L’induction des racines ainsi que leur croissance ultérieure nécessitent des conditions de culture bien spécifiques. Une succession de milieux de compositions différentes s’avère nécessaire pour répondre aux exigences physiologiques de chaque phase. Par ailleurs, la nature du substrat constitue un facteur limitant pour l’induction au cours de la phase d’initiation, le bon développement, l’élongation des racines et l’émission des racines secondaires indispensables pour la survie des vitroplants en acclimatation. Ceci atteste que la phase d’enracinement de l’arganier est très sensible et délicate (Mdarhri Alaoui et al. 2011). Par ailleurs, L’exploitation des techniques de biologies moléculaires pour la compréhension de la physiologie des vitroplants est actuellement recommandée pour surmonter la récalcitrance de l’arganier à l’enracinement. En effet chez plusieurs espèces, l’analyse des profils d’expression génétiques et protéiques est devenue une voie incontournable pour la compréhension de l’aptitude à l’organogenèse directe ou à l’embryogenèse somatique et permet par ailleurs l’exploitation de transcrits ou protéines caractérisés au cours de la micropropagation ( Trontin et al 2016 et Miguel et al 2016 ; Nuryanti Syariyanto et al., 2018 ; Thossapol Pattarapimol et al., 2018). Plusieurs gènes ont été étudiés aux différents stades embryonnaires en particulier les gènes IAA-amino acid hydrolase ILR1-like1 (ilr1), les gènes late embryogenesis abundant (lea2) qui s’expriment au niveau de l’embryon et les autres parties de la plante sous l’effet d’ABA ou la dessiccation, les gènes 26S proteasome non-ATPase regulatory subunit 13 homolog B (26sp), et les gènes alpha trehalose phosphate synthase [UDP-forming] 6-like (tps6). D’autres gènes s’expriment différemment durant les stades embryonnaires (Suvichark Aroonluk, et al., 2020). La disponibilité du draft du génome séquencé de l’arganier permettra de développer des amorces spécifiques pour l’évaluation des produits de transcription de ces gènes durant différents stades de développement des embryons. Listes des références bibliographiques : Agence Nationale de Développement des Zones Oasiennes et l'Arganier (ANDZOA). 2019. "Pour un territoire compétitif, attractif et préservé". http://andzoa.ma/fr/contrats-programmes/filiere-du-palmier-dattier/contrat-programme/. Benbya, A. Mdarhri. Alaoui, M. Gaboun, F. Delporte, F. Cherkaoui. S. Vegetative Propagation of Argania spinosa (L.) Skeets Cuttings, (2018) Effects of Nutrient Solution. International Journal of Environment, Agriculture and Biotechnology (IJEAB). (ISSN 2456-1878) vol 3, no. 4, 2018, pp.1369-1381 Vol-3, Issue-4, Jul-Aug- 2018. • Benbyaa,A, Gaboun , F. Delporte , F. Chlyah, O. Cherkaoui., S Mdarhri Alaoui, M., (2020).Vegetative propagation of Argania spinosa (L.) Skeets cuttings: Effects of auxins and genotype". Advanced Horticultural Science volume 34, issue 4 March 2020 DOI: 10.13128/ahsc8131. DOI: 10.13128/ahsc8131 Bousselmane, F., Kenny, L., Chlyah, H., 2001. Optimisation des conditions de culture pour l’enracinement in vitro de l’arganier (Argania spinosa L.), 995 – 1000. Ivonaldo Reis Santos, Mariana Rocha Maximiano, Raphael Ferreira Almeida, Raimundo Nonato Vieira da Cunha, Ricardo LopesI, Jonny Everson ScherwinskiPereiraI, Angela MehtaI ; (2018). Genotype-dependent changes of gene expression during somatic embryogenesis in oil palm hybrids (Elaeis oleifera x E. guineensis) ; PLOS ONE | https://doi.org/10.1371/journal.pone.0209445 December 31, 2018. Mdarhri Alaoui, M., Boukmou, J., Bouzoubaa, Z., 2011. Application de la biotechnologie pour la sauvegarde de l’arganeraie : étude de la multiplication in vitro. Actes du Premier Congrès International de l’Arganier, Agadir, 119-123. Miguel CM, Rupps A, Raschke J, Rodrigues AS, Trontin J-F (2016) Impact of molecular studies on somatic embryogenesis development for implementation in conifer multi-varietal forestry. In: Park Y-S, Bonga JM, Moon H- K (eds) Vegetative propagation of forest trees. Korea Forest. Mokhtari, M., 2002. Production rapide de plants d’Arganiers aptes à la transplantation. Bulletin de Transfer de Technologie en Agriculture n°95, Ministère de l’Agriculture, (95), 3-4. Nuryanti Syariyanto1*, Utut Widyastuti2, Nurita Toruan Mathius1, (2018) . Gene Expression Analysis of Somatic Embryogenesis in Oil Palm ; International Journal of oil palm, Volume 1, Number 1, January 2018 Page 38-49. Suvichark Aroonluk,1 Sittiruk Roytrakul,2 and Chatchawan Jantasuriyarat, (20120).Identification and Characterization of Phosphoproteins in Somatic Embryogenesis Acquisition during Oil Palm Tissue Culture; Plants (Basel). 2020 Jan; 9(1): 36. ; Plants (Basel). 2020 Jan; 9(1): 36. ; Published online 2019 Dec 25. doi: 10.3390/plants9010036. Thosapol Pattarapimol, Mya Thuzar, Apichart Vanavichit, Somvong Tragoonrung, (2018), Identification of genes involved in somatic embryogenesis development in oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) using cDNA AFLP, Journal of Oil Palm Research Vol. 27 (1) March 2015 p. 1-11. Trontin J- F, Klimaszewska K, Morel A, Hargreaves C, Lelu-Walter M-A (2016). Molecular aspects of conifer zygotic and somatic embryo development: a review of genome-wide approaches and recent insights. In: Germanà MA, Lambardi M (eds) In vitro embryogenesis in higher plants, methods in molecular biology, vol 1359, chapter 8. Springer, New York, pp 167–207. Doi: 10.1007/978-1-4939-3061-6_8. 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. (Deux pages max). Compte tenu de l’importance que revêt l’arganier, et répondant à la stratégie nationale visant la mise en valeur de l’ensemble du potentiel agricole du territoire national et prise de conscience de l’importance de la préservation de l’Arganeraie pour une plus grande résilience au changement climatique, l’INRA a mis en œuvre un programme de recherche sur l’arganiculture ayant recours aux diverses compétences scientifiques : améliorateurs, agronomes, biotechnologistes…, dont l’objectif principal est le renforcement de l’arganiculture et de la résilience de l’arganier. Dans ce cadre, notre étude se trouve principalement au carrefour de deux domaines scientifiques complémentaires, à savoir la culture in vitro et la biologie moléculaire. Ceci, sur la base des résultats obtenus au sein de l’UR biotechnologies d’une part et des avancées de recherche en général d’autres part, et sur le peu d’études réussies spécifiquement sur le développement des vitroplants de l’arganier en général et de la rhizogènèse en particulier. D’ailleurs, les études entreprises en culture in vitro ont montré que le potentiel organogène des différents explants étudiés présente une diversité de réponses liées à plusieurs facteurs de culture et une grande hétérogénéité a été également observée. Celle-ci implique le type de développement, la cinétique de croissance, le taux de bourgeons initiés. La réussite de l’initiation de bourgeons a nécessité, pour chaque explant étudié, l’optimisation de milieux de culture d’initiation, milieux de multiplication, et l’apport en régulateurs de croissance spécifiques. A travers cet axe de recherche, nous visons aussi bien pour la micropropagation que pour l’embryogénèse somatique, à comprendre à décrypter et à cerner scientifiquement les mécanismes physiologiques et moléculaires qui sont en rapport avec les facteurs et les conditions de cultures étudiées au cours des processus régénérative et d’enracinement des vitroplants. Par ailleurs, nous envisageons à : i) Améliorer la production devitroplants performants par différents techniques de cultures in vitro (organogenèse et embryogenèse somatique…). ii) Surmonter le problème de la récalcitrance de l’espèce via le renforcement de différentes étapes de culture en l’occurrence l’apport en éléments nutritifs, en régulateurs de croissance et ou en associations biologiques. iii) Entamer l’étude moléculaire à différents stades de développement des vitroplants pour dévoiler les gènes impliqués dans les voies de signalisation et de régulation de divisions cellulaire des explants d’arganier étudiés. iv) Identifier les gènes impliqués dans la rhizogènèse de cette espèce. Les résultats des différentes activités de recherche pourront ainsi fournir un support scientifique pour le programme national de la sauvegarde et préservation de l’arganeraie.
  Atlas
    
  Personnel Involved
    
  Partners