Projet

Il se plante au Canada bon an mal an plus de 300 millions d’épinettes, dont plus de 90 millions au Québec uniquement. Cela représente plusieurs dizaines de milliers d’hectares. Les semis d’épinettes sont encore à ce jour peu ou pas améliorés pour des caractères complexes comme la qualité du bois ou la résistance aux ravageurs, notamment en raison des forts coûts de leur évaluation et des longs délais encourus par cette évaluation au champ. Avec les progrès réalisés dans le domaine de la génomique des épinettes, il est maintenant possible aux améliorateurs des arbres d’utiliser à l’échelle opérationnelle les tests de sélection par la génomique. Cette dernière permet de prédire la performance future de jeunes arbres et ainsi, d’accélérer les opérations de sélection de nouvelles variétés qui seront plus résilientes et productives en plantation.

Les tests de sélection génomique (tests SG) — appelés ici FastTRAC, pour Tests Rapides pour l’Amélioration des Conifères (en anglais, Fast Test for Rating and Amelioration of Conifers) — sont des outils/procédures diagnostiques qui ont été développés au Québec au cours des 10 dernières années chez les épinettes, et qui permettent de prédire rapidement la valeur génétique d’arbres faisant partie de programmes d’amélioration et ce à un très jeune âge et pour un très grand nombre d’arbres et pour plusieurs caractères. La procédure est basée sur l’information génotypique obtenue à l’échelle du génome, et qui est appelée profil génomique (voir la figure). L’approche FastTRAC diffère de l’amélioration génétique conventionnelle en ce sens qu’elle permet d’estimer, à partir de profils génomiques qui peuvent être obtenus en quelques semaines, la valeur génétique d’arbres à un très jeune âge ou au stade de semis, plutôt qu’après une phase d’évaluation en champ qui peut durer jusqu’à 30 ans pour certains caractères à forte valeur économique ou environnementale.

GS francais

Pour développer chez une espèce et une population d’amélioration un test génomique de sélection pour un caractère à valeur économique comme le volume de bois, la densité du bois ou la résistance aux ravageurs, le caractère doit d’abord être évalué sur quelques centaines d’arbres matures présents dans des plantations établies dans le passé par les améliorateurs forestiers. Ensuite, le profil génomique de chaque arbre dont le caractère d’intérêt a été évalué  doit être obtenu pour un grand nombre de marqueurs génétiques. Un modèle mathématique est alors construit pour relier les profils génomiques aux caractères mesurés sur les arbres au champ. Une fois la validation du modèle effectuée avec satisfaction avec un ensemble indépendant d’arbres venant de la même population, le test peut être utilisé pour prédire la valeur génétique de tout autre arbre venant de la même population, ce dernier pouvant être très jeune (comme de jeunes semis, graines en germination ou lignées embryogènes). Pour effectuer le test, seule une petite quantité d’ADN de chaque sujet candidat à la sélection est nécessaire à partir de laquelle son profil génomique sera obtenu.

Nos recherches nous ont permis de démontrer qu’au-delà de 90% des gains fournis par l’approche conventionnelle qui fait appel au testage au champ sur de longues périodes de temps (dizaines d’années) pouvaient être obtenus rapidement par tests génomiques FastTRAC effectués sur de jeunes arbres ou semis de la même population d’amélioration, sans avoir à passer par une longue phase de testage au champ. Les jeunes arbres pour lesquels la valeur génétique a été prédite par leur profil génomique peuvent être triés en fonction de ces valeurs et les meilleurs peuvent ensuite être sélectionnés pour être reproduits végétativement et être utilisés dans les programmes de reboisement, sans attendre l’évaluation à l’âge de maturité. De plus, les arbres se prêtent généralement bien mieux à la multiplication végétative lorsqu’ils sont encore jeunes au moment de la sélection. L’approche représente donc un gain économique très significatif puisque les plantations de nouveau matériel amélioré peuvent se faire une génération plus tôt, tout en procurant une plus grande flexibilité aux améliorateurs pour adapter les variétés au fur et à mesure que prendront place les changements climatiques en cours ou encore, en fonction de nouveaux objectifs d’amélioration venant d’un marché des produits forestiers en mutation rapide.

Objectifs du projet et attentes

FastTRAC est un projet de partenariat à grande échelle appuyé financièrement par Génome Canada et Génome Québec, et qui regroupe des chercheurs, améliorateurs, forestiers et économistes de sept organisations canadiennes : la Chaire de recherche du Canada en génomique forestière de l’Université Laval, Forest Products Innovations (FPInnovations), le Centre canadien sur la fibre de bois (CCFB-CWFB), le Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec (MFFPQ), J.D. Irving Ltée (JDI), le New Brunswick Tree Improvement Council (NBTIC) et Ressources Naturelles Canada. Pendant la durée du projet (3 ans, 2015-2018), nous réaliserons deux objectifs majeurs.

Notre premier objectif est d’appliquer à l’échelle opérationnelle les étapes de la sélection génomique décrites ci-dessus pour les programmes d’amélioration avancée des arbres de trois partenaires majeurs (MFFPQ, JDI, NBTIC) et ce, pour l’épinette blanche et l’épinette de Norvège. Ainsi, ces trois partenaires utilisateurs des résultats de la recherche auront accès aux résultats des tests de sélection génomique FastTRAC qui seront faits sur mesure pour chacun de leurs programmes, et ils pourront les utiliser pour prédire la valeur génétique de milliers d’arbres (graines et semis issus de croisements dirigés, lignées embryogènes, jeunes arbres) et ainsi, pouvoir procéder à la sélection et à la multiplication des arbres les plus appropriés dans le cadre de leurs programmes de reboisement.

Les caractères visés dans ce projet sont la hauteur et le diamètre des épinettes, la densité du bois,  l’angle de microfibilles et la résistance aux ravageurs. Ces caractères ont une grande incidence économique pour les partenaires du secteur forestier, sachant que la hauteur et le diamètre des tiges d’épinettes contrôlent le rendement en volume, et que la densité du bois et l’angle des microfibrilles sont deux composantes majeures de la qualité du bois, permettant de fabriquer des produits de plus grande valeur. Améliorer la résistance de l’épinette de Norvège au charançon du pin blanc est aussi une priorité des partenaires MFFPQ et JDI, parce qu’ils plantent cette essence et que leurs plantations peuvent subir des dommages importants causés par cet insecte. Ainsi, c’est via les programmes d’amélioration génétique et de reboisement de ces partenaires du secteur forestier que les résultats de ce projet vont se concrétiser en permettant de produire beaucoup plus rapidement le matériel amélioré destiné au reboisement; d’où la nécessité d’établir un partenariat efficace entre les chercheurs et les partenaires du secteur forestier.

Notre second objectif est d’estimer et de promouvoir les bénéfices économiques découlant de l’utilisation de la technologie FastTRAC ainsi que de transférer de manière efficace cette technologie au secteur forestier canadien pour une application à grande échelle dans les différents programmes d’amélioration. Le transfert se fera via une stratégie de sensibilisation visant les utilisateurs. Spécifiquement, nous visons à 1) sensibiliser davantage la communauté canadienne des améliorateurs et reboiseurs à l’approche FastTRAC et identifier les besoins de nouveaux utilisateurs, 2) démontrer l’ampleur des bénéfices en réalisant des études de rentabilité économique et de marché pour divers scénarios de mise en œuvre et selon différents caractères de productivité et de résilience, 3) élaborer des options pour différents modèles d’adoption par les utilisateurs, et 4) diffuser les résultats de nos travaux. Le CCFB et FPInnovations seront les deux partenaires les plus impliqués dans cet élargissement du transfert technologique au secteur forestier canadien. Les objectifs visent donc à proposer des solutions innovantes destinées à améliorer la flexibilité et l’efficience des programmes d’amélioration génétique des conifères à travers le Canada.