Présentation

Deux descendances de miscanthus, appelées populations, ont été créées lors de croisements réalisés dans le cadre du projet régional PEL (2007-2008). Elles ont ensuite été multipliées dans le cadre du projet régional MISCOMVEG (2011-2013) puis dans le projet investissement d’avenir Biomass For the Future (BFF). Ce projet visait à développer les cultures du miscanthus et du sorgho pour les dédier entre-autres à la production de composites et de matériaux de construction. Ce projet a été conduit sur une période de huit ans (2012-2020). La première population, nommée « SiA », a été largement étudiée au niveau génétique dans le cadre de deux thèses (Raphaël RAVERDY, 2021 et Wei HOU, 2021). La deuxième, nommée « SiB », est en cours d’étude dans le cadre d’un nouveau projet de thèse (Shehyar IQBAL).

Objectifs

L’objectif de ces populations est de permettre la recherche des déterminants moléculaires de caractères impliqués dans la production d’une biomasse adaptée aux usages industriels dans le respect de l’environnement. Ces déterminants sont appelés Quantitative Trait Loci ou QTL. Pour atteindre cet objectif, nous faisons l’hypothèse qu’une amélioration génétique de ces différents caractères d’intérêt est possible chez Miscanthus sinensis. Nous pensons en outre que leur expression va être variable selon les milieux, d’où l’intérêt de les évaluer sur des lieux contrastés.

Schéma de développement populations

Une première population de Miscanthus sinensis diploïde (nommée SiA) a été développée à partir du croisement entre les variétés horticoles Silberspinne et Malepartus. Ces deux parents ont été choisis sur la base de leur nombre de tiges par plante contrasté. 165 génotypes issus de cette population ont été multipliés par culture in vitro. Si la majorité des génotypes a pu être multipliée, 83 génotypes ont cependant été totalement réfractaires à la technique.

Une deuxième population de Miscanthus sinensis diploïde (SiB) possède Malepartus comme parent commun avec SiA. L’autre parent est la variété Herman Müssel. Ce parent se distingue de Silberspinne essentiellement par la tardiveté à épiaison (sortie de panicule plus exactement) et la teneur en lignine qui est un composant de la paroi cellulaire (ADL). Elle a été multipliée par voie végétative classique, d’abord en serre en 2016 à l’unité expérimentale INRAE GCIE Picardie d’Estrées-Mons, puis au champ en 2017 à l’unité expérimentale INRAE GBFor d’Ardon (Orléans).

Expérimentation au champ selon un dispositif en plante isolée

Population SiA

La population SiA a été implantée dans deux lieux contrastés (unités expérimentales INRAE GCIE Picardie à Estrées-Mons et INRAE GBFor à Ardon) selon des dispositifs en plantes isolées à faible densité (1 plante/m²). Dans chaque lieu, le dispositif expérimental était constitué d’un staggered-start design (dispositif à implantations échelonnées). Chaque staggered-start design était composé de deux implantations ou groupes de génotypes plantés sur deux années successives selon deux parcelles adjacentes. Le premier groupe (G1) a été établi en 2014 et le second (G2) en 2015. Le nombre de génotypes était déséquilibré en raison de récalcitrance de certains à la multiplication par culture in vitro et aux premières étapes de production de matériel. Contrairement à des dispositifs classiques qui confondent l’effet de l’âge de la plante avec les conditions de l’année, ces staggered-start designs ont permis de décomposer l’effet de l’« année » en effets de l’« âge de la plante » et des « conditions climatiques ».

Les staggered-start designs ont été agencés en blocs incomplets randomisés, avec des génotypes répétés et la plupart était commune entre les groupes et les deux lieux afin de permettre les comparaisons interannuelles et multilocales.

Les caractères étudiés étaient associés à la production de biomasse (hauteur de chaque plante, nombre de tiges, etc.) et à la composition de cette biomasse (teneurs en cellulose, hémicellulose et lignine). Grâce à cette population, les paramètres génétiques ont été définis pour chaque caractère (effets génétiques et de l’environnement), puis une carte génétique a été élaborée et a permis la détection de régions chromosomiques (QTL) associées aux différents caractères étudiés (travaux de thèse de Raphaël RAVERDY, 2021). Parallèlement, les caractères associés à la précocité de floraison ont été étudiés pour en déterminer les paramètres  génétiques et détecter les QTL (thèse de Wei HOU, 2021).

Les données relatives aux caractères associés à la production et à la composition de la biomasse ont fait l’objet de deux articles :

• Raphaël Raverdy, Kristelle Lourgant, Emilie Mignot, Stéphanie Arnoult, Guillaume Bodineau, Yves Griveau, Cristiane H. Taniguti, Maryse Brancourt-Hulmel. 2022. Estimation of Genetic Parameters of Biomass Production and Composition Traits in Miscanthus sinensis Using a Staggered-Start Design. BioEnergy Research DOI: 10.1007/s12155-022-10402-8
• Raphaël Raverdy, Kristelle Lourgant, Emilie Mignot, Stéphanie Arnoult, Guillaume Bodineau, Yves Griveau, Cristiane H. Taniguti, Maryse Brancourt-Hulmel. 2022. Linkage Mapping of Biomass Production and Composition Traits in a Miscanthus sinensis Population. BioEnergy Research DOI: 10.1007/s12155-022-10402-8

Les treize jeux de données correspondants sont disponibles sur la plateforme GnpIS : https://doi.org/10.15454/1NVRNJ

Les données relatives à la précocité à floraison (et caractères associés) ont fait l’objet de deux articles :

• Wei Hou, Raphaël Raverdy, Emilie Mignot, Stéphanie Arnoult, Catherine Giauffret, Maryse Brancourt-Hulmel. 2022. Estimating the Genetic Parameters of Flowering Time-Related Traits in a Miscanthus sinensis Population Tested with a Staggered-Start Design. BioEnergy Research DOI: 10.1007/s12155-021-10328-7
• Wei Hou, Raphaël Raverdy, Kristelle Lourgant, Emilie Mignot, Stéphanie Arnoult, Catherine Giauffret, Maryse Brancourt-Hulmel. 2022. QTL Detection for Flowering-Time Related Traits in Miscanthus sinensis Using a Staggered-Start Design. BioEnergy Research DOI: 10.1007/s12155-021-10386-x

Pour l’analyse de l’effet du climat, il existe un jeu de données accessible selon le lien suivant:

• Climate effect on 4 year BLUP data miscanthus - URGI - Plant Bioinformatics Facility

Pour l’analyse de l’effet de l’âge, il existe deux jeux de données :

• Age effect on 2018 BLUP data miscanthus - URGI - Plant Bioinformatics Facility
• Age effect on 2019 BLUP data miscanthus - URGI - Plant Bioinformatics Facility

Population SiB

La deuxième population SiB a été implantée au printemps 2018 en un seul lieu (Estrées-Mons) selon un dispositif en blocs incomplets.

En cours de rédaction