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Despite the interest foresters have for inter-specific hybrid trees, still little is known about their quantitative genetics. This is especially true for the hybrid (HL) between Larix decidua (EL) and L. kaempferi (JL). Long-term, well-designed, multi-site experiments are necessary to estimate the parameters required for HL breeding programs. This paper presents the results from a diallel mating trial between nine EL and nine JL, set up in three contrasted sites. Growth traits (height, circumference), quality traits (wood density, stem form, heartwood proportion), and bud flush were measured from plantation to up to 18 years after plantation. Wood density and heartwood proportion were assessed using increment cores. We did a spatial analysis to take into account environmental heterogeneity at the tree level, and we fitted a multi-trait, Bayesian MCMC (Markov chain Monte Carlo) genetic model. Our study confirmed, in most situations, that HL expressed heterosis over its best parent for growth traits taking advantage of an early faster growth, with no loss in wood density. However, growth traits showed low levels of heritability. On the other hand, bud flush and stem flexuosity had high heritabilities, and wood density was clearly under JL control. Site-dependent heritabilities were expressed by EL. Additive genetic correlations were presented. The traits with high heritabilities showed high correlation between their performances in pure species and in hybridization, as well as high across-site correlations. The discussion focused on the interest of these genetic parameters for the hybrid larch breeding programs.

Lolium x Festuca hybrids (so-called Festulolium) renews considerably grass breeding in conjunction to the development of new genomic technology, the context of the climate change and the stressing injunction towards the breeders to release better adapted cultivars. This presentation points out some of those issues from a field trial carried out across the Eucarpia network and underlines how molecular genotyping could be essential to tackle the challenge. As hybrids between parental species quite differently adapted, Festulolium enlarge extensively genetic variability for many traits simultaneously. Two genome sources of genetic variability mix their effects within Festulolium hybrids. Thanks to preferential homologous chromosome pairing, strong linkage disequilibrium between parent species is mostly preserved within amphiploid hybrids. This contributes to maintain at intermediate level many traits simultaneously, of immediate overall advantage compared to parent species. Many experimental evidences then show that the gain of amphiploids tends to decrease as the number of generations following primary hybridization increases. When going through introgression stages into either parent species, the loss of effect on the phenotype is even more pronounced. Everything happens as if early large phenotype effects would result only from initial linkage disequilibrium, essentially at chromosome level. Thus, the exceptional high rate of homeologous recombination between Lolium and Festuca could make uneasy the retention of high linkage disequilibrium through long term selection and the recovery of substantial genetic progress. On the other hand, high heterozygosity rate due to high level of interspecific recombination could be favourable per se to stabilize Festulolium performances across years and environments, in other words, for more resilience. Thus, a better evaluation of interspecific linkage disequilibrium appears to be of crucial importance both in terms of breeding methods and breeding objectives. The challenge of breeding Festulolium may return simply to how better monitor the interspecific recombination in accordance to the objectives, either promoting it for more resilience, or fixing it at a given stage of a breeding process to take advantage of optimum Lolium-Festuca linkage disequilibrium for a given forage usage or local climate conditions. The new technology of genotyping by sequencing (GBS) has clearly this ability to assist Festulolium breeding. Genotype of individual plant as well as allele frequency in population can be assigned at thousands of single nucleotide polymorphic (SNP) loci throughout the genome, giving also access to allele dosage in polyploids which are frequent in Festulolium. In addition to the estimation of the average introgression rate among various Festulolium derivatives, GBS has also the stimulating perspective to estimate the true breeding value of traits of adaptation and how each Lolium vs Festuca genome counterpart may contribute for more precise breeding.

Les Festulolium sont des hybrides interspécifiques entre fétuque et ray-grass développés pour améliorer la production fourragère sous stress climatique, température et déficit hydrique. Il existe à ce jour 36 variétés inscrites au catalogue Européen dont 4 seulement au catalogue Français. Modifiée en 2004, la définition de Festulolium par l’Union Européenne peut recouvrir désormais une très grande diversité de formes ; 9 combinaisons amphiploïdes et plus de 60 formes introgressées à des degrés divers, de 14 à 42 chromosomes, dans 4 espèces de fétuque et 3 espèces de ray-grass dont le ray-grass hybride. Dans ce continuum de variation, le degré d’innovation en matière de performances fourragères reste encore fortement corrélé, et négativement, à la productivité en semences, ce qui conditionne fortement le développement des variétés. Le projet a eu pour objectif d’apporter de nouvelles données de variabilité génétique de la productivité de semences et des composantes de la fertilité, en essai et multiplication, entre variétés et descendances, et jusqu’au niveau de la plante individuelle pour en évaluer l’intérêt comme critère de sélection. Les résultats montrent que la productivité de semences est suffisamment restaurée chez des Festulolium après une seule génération de rétrocroisement dans un ray-grass de niveau tétraploïde, quel qu’il soit. En revanche, les formes amphiploïdes, qu’elles soient issues de F. glaucescens ou de F. pratensis, présentent un net déficit de productivité, aggravé d’une faculté germinative se dégradant rapidement après la récolte. L’amélioration de la productivité semencière doit ainsi constituer un objectif prioritaire chez les Festulolium amphiploïdes pour mieux faire valoir leur potentiel d’innovation dans un contexte de changement climatique. Pour encourager cet investissement de long terme, il est indispensable que la structure génétique des variétés de Festulolium candidates soit mieux identifiée à l’inscription et puisse déterminer des épreuves VATE également mieux ciblées., Festulolium are interspecific hybrids between Festuca and Lolium species bred to improve forage performances under climate stresses as low and high temperature and water deficit. Thirty-six varieties are presently registered in the European Union list of which, only four are in the French list. The Festulolium definition changed in 2004 in extending potentially to nine amphiploid combinations and more than sixty forms at various degree of introgression, diploid to hexaploid, into four fescue species and three Lolium species including hybrid rye-grass. In this range of continuous variation, the forage performances among Festulolium varieties are still negatively correlated with seed productivity which closely determines availability and benefits for end-users. The project aimed to provide further data on genetic variability of seed productivity and its components as pollen fertility among present varieties and breeding plant material, up to individual plant level to be used as breeding criteria. The results showed that seed productivity is sufficiently restored in Festulolium as soon as they derive from one generation of back-crossing into any tetraploid ryegrass species. By contrast, amphiploid Festulolium whatever they come from, F. pratensis or F. glaucescens, still remained of low seed productivity which germination rate may fail rapidly to meet the 80 % requirement for seed marketing. Remodelling the genome balance in such Festulolium by speeding up interspecific recombination and using molecular tools seem the only mean to increase seed productivity before conventional breeding can take place usefully. To support this considerable long term investment by plant breeders, better identification of genetic structure of candidate Festulolium varieties is required, also defining better adequate tests for VCU.

Dans le cadre du programme d’amélioration génétique du mélèze d’Europe en espèce pure et en hybridation interspécifique avec le mélèze du Japon, on s’intéresse à la manifestation d’hétérosis chez l’hybride. L’étude porte sur un seul dispositif issu d’un plan de croisement diallèle et utilise la microdensitométrie pour avoir accès à un certain nombre de caractères et à leur évolution temporelle. On cherche en premier lieu à explorer la manifestation d’hétérosis et son ampleur au niveau taxa chez les hybrides pour des caractères d’adaptation, de croissance, d’architecture et de qualité du bois. Dans un second temps on observe l’évolution temporelle de l’hétérosis au niveau taxa. L’hybride montre des gains en termes d’accroissement moyen annuel en volume, de quantité de duramen produite, de sensibilité au vent et de précocité de débourrement. Il montre une perte en termes de densité du bois par rapport à son parent européen. L’expression d’hétérosis est stable dans le temps mais du fait de sa dépendance à l’environnement son ampleur varie. En vue d’une application en amélioration cette étude doit être poursuivie au niveau familial en multipliant les dispositifs et en élargissant les plages temporelles étudiées., Under the breeding program of the European larch in pure species and in interspecific hybridization with Japanese larch, we are interested in the manifestation of heterosis in hybrid. The study focuses on a single site from a diallel mating design and uses microdensitometry to access a number of characters and their temporal evolution. In a first step we explore the manifestation of heterosis and its magnitude in hybrids for characters of adaptation, growth, architecture and wood quality at taxa level. The hybrid shows gains in terms of annual average growth in volume, amounts of heartwood produced, sensitivity to wind and early bud break. It shows a loss in terms of wood density in relation to its European parent. The expression of heterosis is stable over time, but because of its dependence on the environment its magnitude varies. For application in tree breeding this study should be continued at the family level by multiplying the number of sites and expanding the times ranges studied.

L’hybridation interspécifique se rencontre fréquemment chez les arbres forestiers et intéressent les chercheurs dans des contextes très différents : introgression dans les aires naturelles des espèces, pollution des pools génétiques autochtones par des espèces/variétés introduites…. Elle est aussi valorisée en amélioration génétique en vue de la création variétale. Ce dernier aspect constitue le cœur de nos activités et de notre projet de recherche. Etudiés depuis longtemps chez les plantes agricoles, l’hybridation et plus particulièrement l’hétérosis (supériorité des hybrides par rapport aux parents) qui en résulte sont mal documentées et mal connues chez les arbres forestiers en particulier par manque du matériel d’études (lignées homozygotes) et d’une expérimentation adéquats et de la complexité des caractères à observer. Nos travaux se sont particulièrement attachés à créer les conditions expérimentales permettant l’étude de la supériorité hybride dans le genre Larix : plans de croisements et dispositifs expérimentaux, méthodes de phénotypage en masse pour de nombreux caractères d’intérêt. Dans un premier chapitre, nous rappelons les concepts et résumons les principaux résultats obtenus sur l’expression de la supériorité hybride chez les arbres forestiers et sur les bases génétiques de cette supériorité. Dans un deuxième chapitre, nous résumons les principaux travaux réalisés dans le cadre du programme d’amélioration par hybridation du mélèze et les principales connaissances acquises -à un stade juvénile- sur l’expression de la vigueur hybride chez les hybrides de 1ère et 2ème génération. Dans une dernière partie, nous décrivons nos perspectives d’étude groupées autour de 3 thèmes : - Impact des populations parentales, du milieu et du temps sur l’expression de l’hétérosis, - Bases génétiques de l’hétérosis, - Bases ‘physiologiques’ de l’hétérosis. Ces travaux sont mis en perspectives avec leur valorisation dans la définition d’une stratégie d’amélioration par hybridation plus efficace en termes de gain génétique et de coût. .

Le développement des variétés transgéniques de colza résistantes à certains herbicides (Brassica napus, AACC, 2n=38) a conduit à s'interroger sur les possibilités de flux de gènes du colza vers ses adventices. Nos travaux antérieurs ont montré que la ravenelle (Raphanus raphanistrum, RrRr, 2n=18) était l'une des principales espèces à prendre en compte dans les conditions françaises de culture. L'ensemble des résultats acquis a montré que la production de gamètes réduits et non réduits pouvaient conduire aux différentes générations à une grande diversité de structures. Cette importante variabilité, combinée aux contraintes d'un suivi en conditions naturelles (recherche d'un événement rare, diversité des milieux et impossibilité d'identifier le pollinisateur), rend difficile la caractérisation du matériel produit. Lors de la production des hybrides F1, 10 combinaisons génomiques (dont 5 déjà observées) sont possibles, en considérant les deux sens possibles de croisements. Aux générations ultérieures, sous l'hypothèse d'hybrides mis en présence de ravenelles, le nombre de chromosomes peut varier de 18 à 56. L'analyse des différents outils de caractérisation (observations morphologiques, présence du transgène, caractérisation cytogénétique, marquage moléculaire) révèle que seule la combinaison de différentes méthodes peut permettre d'identifier les différents hybrides. La diversité des structures génomiques et la lourdeur des méthodes de caractérisation à mettre en œuvre conduit à s'interroger sur les possibilités d'un suivi au champ dès les premières générations., Because of the development of transgenic herbicide resistant oilseed rape (Brassica napus, AACC, 2n=38) varieties, studies for assessing gene flow from this crop to its weeds have been performed. Our previous work showed that wild radish (Raphanus raphanistrum, RrRr, 2n=18) is one of the main weed which has to be considered under French cultivation conditions. At the first generation of interspecific hybridisation, viable reduced and unreduced gametes allow the production of F1 hybrids with different genomic structures. Theoretically, 10 different structures can be obtained from reciprocal crosses and 5 have already been observed. The identified hybrids were grown in presence of wild radish as pollinator and the chromosome numbers of the plants in the following generations ranged from 18 to 56. So a large variability can be observed, taking into account that we are looking for a rare event, the pollen donor remaining unknown at the harvest under natural conditions. Combination of different tools for characterisation i.e. morphology, transgene expression, cytogenetic analyses, molecular makers is needed for monitoring interspecific gene flow.

48 combinaisons interspécifiques entre douze espèces de caféiers diploïdes africains (2n=22chromosomes) ont été réalisées. La fertilité des hybrides F1 est très variable entre les combinaisons : elle va de la quasi stérilité jusqu'à des fertilités analogues à celles des parents. Sur la base de viabilités polliniques faibles chez les hybrides intergroupes, trois groupes d'espèces recouvrant les distributions géographiques sont mis en évidence : le groupe Ouest (Afrique occidentale, Centrale et Angola) ; le groupe du Centre Est constitué par #C. eugenioides$ (dorsale est-africaine) ; le groupe de l'Est et du Sud-Est (façade est-africaine). La différenciation entre le groupe Ouest et les deux autres groupes fait intervenir des différences de structure entre génomes. Nos résultats rejoignent les grandes lignes de la classification de Chevalier (1942) qui partageait les caféiers africains en deux sections : #Eucoffea$ et #Mozambicoffea$. Ils montrent l'originalité de #C. eugenioides$, espèce que cet auteur avait du mal à situer et dont la position reste à préciser. Parmi les caractéristiques biologiques discriminantes de ces deux grands groupes de caféiers, celles liées à la phénologie de la reproduction semblent fondamentales : les délais de maturation des fruits sont beaucoup plus courts chez les #Mozambicoffea$. (Résumé d'auteur)

The testis transcriptome of mouse strains containing homozygous segments of Mus spretus origin in a Mus musculus background was analyzed., Background Accumulating evidence points to the mosaic nature of the mouse genome. However, little is known about the way the introgressed segments are regulated within the context of the recipient genetic background. To address this question, we have screened the testis transcriptome of interspecific recombinant congenic mouse strains (IRCSs) containing segments of Mus spretus origin at a homozygous state in a Mus musculus background. Results Most genes (75%) were not transcriptionally modified either in the IRCSs or in the parent M. spretus mice, compared to M. musculus. The expression levels of most of the remaining transcripts were 'dictated' by either M. musculus transcription factors ('trans-driven'; 20%), or M. spretus cis-acting elements ('cis-driven'; 4%). Finally, 1% of transcripts were dysregulated following a cis-trans mismatch. We observed a higher sequence divergence between M. spretus and M. musculus promoters of strongly dysregulated genes than in promoters of similarly expressed genes. Conclusion Our study indicates that it is possible to classify the molecular events leading to expressional alterations when a homozygous graft of foreign genome segments is made in an interspecific host genome. The inadequacy of transcription factors of this host genome to recognize the foreign targets was clearly the major path leading to dysregulation.

La mise au point d’une méthode de dosage simultané de la thébaïne, de la codéine et de la morphine a permis de rechercher systématiquement ces 3 alcaloïdes dans les espèces d’une collection botanique de Papaver et dans les hybrides entre P. somniferum et P. bracteatum d’une part, P. somniferum et P. orientale d’autre part. La synthèse de thébaïne par 2 nouvelles espèces, P. argemone et P. dubium qui titrent respectivement 0,3 et 0,5 p. 100, a été mise en évidence. Parmi les espèces prospectées, il n’a pas été trouvé de pavot à codéine et seuls P. setigerum et P. somniferum produisent de la morphine. Les teneurs en morphine des hybrides F1 entre P. somniferum et P. bracteatum sont en moyenne de 1,3 p. 100 (de 1 p. 100 à 2,5 p. 100). L’intérêt des lignées d’addition de P. bracteatunrdans P. somniferum comme géniteurs à teneur en morphine supérieure à 1 p. 100 est discuté. Les lignées d’addition de P. somniferum dans P. bracteatum qui pourraient produire de grandes quantités de codéine sont envisagées. Les teneurs en thébaïne, codéine et morphine des hybrides entre P. somniferum et P. orientale sont faibles. L’oripavine, mise en évidence chez P. somniferum et les espèces de la section Scapiflora, est envisagée comme nouvelle source de codéine., A new method to quantitate simultaneously thebaine, codeine and morphine allowes a systematic analysis of these three alkaloids in any Papaver species or in any hybrid between P. somniferum L. and P. bracteatum Lindl. or P. orientale L. None of the known species synthetizes high quantities of codeine and only two species, P. somniferum and P. setigerum, yield morphine. Two other species, P. argemone and P. dubium, were shown to yield 0,3 p. 100 and 0,5 p. 100 thebaine respectively. Morphine quantities of F1 hybrids between P. somniferum and P. bracteatum averaged 1,3 p. 100 (values ranged from 1 p. 100 to 2,5 p. 100). The use of P. bracteatum addition lines to P. somniferum is discussed as possible progenitors of new Papaver strains which would produce much higher quantities of morphine (> 1 p. 100). Also, P. somniferum addition lines to P. bracteatum which might synthetize high quantities of codeine are considered. Oripavine found in P. somniferum and in the species of the Scapiflora section is envisaged as a possible source of codeine.

Une collection composée d'une centaine d'échantillons de maniocs spontanés prospectés en Côte d'Ivoire est mise en place. Compte tenu des premières observations, l'évaluation de ce matériel devra s'orienter vers : une analyse de la diversité génétique, à l'aide de marqueurs autres que morphologiques (notamment biochimiques), chez #M. glaziovii$ et chez les hybrides spontanés #M. esculenta$ x #M. glaziovii$ ; une étude de la barrière reproductive entre ces espèces ; une évaluation des individus pour des caractères intéressant directement l'amélioration du manioc, tels que les résistances aux maladies et ravageurs. L'établissement de nouvelles collections de formes sauvages demande une amélioration des techniques de conservation. (Résumé d'auteur)