Genetics and agronomy of alfalfa seed production
Etude génétique de la production de graines chez la luzerne (Medicago sativa L.)
Résumé
Seed production is critical for the commercial life of alfalfa varieties. In this species, the genetic potential for seed production had little changes over the last decades. Few selection criteria are available. The scientific aim of the present study was to understand the agronomic and genetic bases of alfalfa seed yield through three studies.
The first study, on the effect of cultivar and environment was performed in dense seed canopies and showed that the harvest index and the seed weight per inflorescence were genetically correlated to seed yield. Among the 12 environments under study, the variations in seed yield were mainly related to the variation in aerial biomass available at harvest.
The genetic study evaluated the genetic variability and the inheritance of the seed yield components measured in spaced plants. All seed yield components, and related to the plant, the inflorescence or the pod, exhibited a wide genetic variation both within- and between-populations. The General Combining Ability contributed most of the genetic variation in a 7x7 diallel mating design. The analysis of a 7x7 factorial design showed a high narrow sense heritability for the seed weight per inflorescence. Among cultivars, the seed weight per inflorescence measured in space plants was correlated with the one measured in seed crops. A breeding scheme combining individual and family selection and using the seed weight per inflorescence or inflorescence dry weight as selection criteria was proposed to breed for alfalfa varieties with a high seed yield potential.
The agronomic study confirmed the relationship between aerial biomass at harvest and the seed yield. The environmental conditions that maximised the production of biomass promoted high seed yields. Agronomic practices to increase seed yield are proposed. The regression between aerial biomass and seed yield could be used as a diagnostic tool in seed crops.
As prospects, researches on the genetic and molecular bases of seed yield components are proposed. The description of the 3D distribution of seed yield within canopies and the understanding of the underlying mechanisms are possible.
La production grainière est un facteur important du développement commercial des variétés de luzerne. Chez cette espèce, le potentiel génétique de production de semences a peu évolué depuis plusieurs décennies. Peu critères de sélection sont disponibles. L'objectif scientifique de ce travail a été de comprendre les bases agronomiques et génétiques du rendement grainier de la luzerne, en développant successivement trois études.
Une première étude sur l'effet du cultivar et de l'environnement, réalisée en couverts portegraines, a montré que les principales sources de variation entre cultivars pour le rendement grainier étaient l'indice de récolte et le poids de graines par inflorescence. Entre environnements, la principale source de variation a été la biomasse aérienne disponible au moment de la récolte des graines.
L'étude génétique a permis d'évaluer la variabilité et le contrôle génétique pour les composantes du rendement grainier mesurées en plantes isolées. Toutes les composantes du rendement, évaluées au niveau de la plante, de l'inflorescence ou de la gousse, ont montré une large variabilité inter- et intra-population. L'aptitude générale à la combinaison est la principale source de variation génétique dans un plan diallèle 7x7. L'analyse d'un plan factoriel 7x7 a montré une héritabilité au sens strict particulièrement élevée pour le poids de graines par inflorescence. Entre variétés, le poids de graines par inflorescence mesuré en plantes isolées était corrélé à celui mesuré en couverts porte-graines. Un schéma de sélection combinée individu et famille, utilisant comme critère de sélection le poids de graines par inflorescence ou le poids de l'inflorescence, a été proposé pour la création de variétés de luzerne à fort potentiel de rendement grainier.
L'étude agronomique a permis de confirmer la relation entre la biomasse aérienne et la production grainière. Les environnements favorables à la production de biomasse maximisent aussi la production des graines. Des pratiques agronomiques pour augmenter la production de graines ont été proposées. La régression entre la biomasse aérienne et la production de graines peut servir d'outil de diagnostic dans les cultures porte-graines.
En perspective, des travaux sur les bases génétiques et moléculaires des composantes du rendement grainier sont évoqués. La description de la répartition tridimensionnelle du rendement grainier dans les couverts et la compréhension des mécanismes physiologiques sous-jacents sont envisageables.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)