Brevet FR2589037A1 — publié le 19870430

Le mais moderne ou mais commercial, Zea mays, est normalement une espèce protandre, c'est- à-dire que la déhiscence des pièces florales mâles (anthères) a lieu avant que les pièces femelles (soies) ne fassent saillie. Ce système a vraisemblablement évolué en réponse à l'avantage sélectif résultant de la pollinisation croisée et, dans des conditions ordi- naires, il fonctionne bien. Toutefois, dans des condi- tions perturbées sur le terrain, un retard exagéré de l'apparition des soies a lieu, avec pour conséquence un faible taux de fécondation et un faible rendement du fait que la majeure partie du pollen a été libérée et disséminée avant que les pièces femelles réceptrices n'apparaissent. Le retard de l'apparition des soies dû à des conditions perturbatrices est l'une des causes principales du rendement réduit en Zea mays. Zea diploperennis, parent sauvage du mals moderne, est une espèce protogyne, dont les soies apparaissent bien avant que le pollen ne soit produit. Cette nature protogyne est préservée même dans des conditions per- turbatrices. Zea diploperennis a été décrit comme espèce nouvelle par Iltis et collaborateurs dans Science, volume 203, 12 Janvier 1979, pages 186-188. La nature protogyne de cette espèce et de ses croisements a été consignée pour la première fois par Magoja et Pischedda dans Maize Genetics Cooperation News Letter 58, pages -132, Ministère de l'Agronomie et Ministère de l'Agriculture des Etats-Unis d'Amérique, Université de Missouri, Columbia, Missouri, 30 Avril 1984. Zea mays et Zea diploperennis ont déjà fait l'objet de croisements de manière que la descen- dance acquière certaines caractéristiques. Nault et Findley (Ohio Report, Novembre-Décembre 1981, pages -92) ont croisé ces deux espèces pour induire la résistance à certaines maladies à virus et à mycoplasmes chez le mais. Camara-Hernandez (Maize Genetics Ccopera- tion News Letter 55, pages 15-17, 1981 et Mangelsdorf et collaborateurs (Maize Genetics Cooperation News Letter 55, pages 19-21, 1981) ont pratiqué le même croisement en vue de créer un plant de mais vivace. La présente invention résout pour la pre- mière fois le problème de la perte économique sévère engendrée par un faible rendement en maïs lorsque les champs sont perturbés et la formation des soies est retardée. La solution implique le transfert des gènes de la protogynie de Zea diploperennis à Zea mays. La présente invention comprend un procédé pour induire la protogynie dans des plants de Zea mays, impliquant l'introduction dans Zea mays de gènes de ce caractère issus de Zea diploperennis et la sélec- tion ultérieure du caractère. Le procédé dans lequel l'introduction est effectuée par croisement de plants des deux espèces est préféré. On préconise également le procédé dans lequel les plants de la génération F1 ainsi produits sont rétrocroisés avec Zea mays. Dans le procédé de la présente invention, l'espèce Zea mays peut être utilisée avantageusement comme parent femelle ainsi que comme parent mâle dans le croisement. On apprécie le procédé dans lequel Zea mays est la lignée consanguine LH38. Une autre particularité de la présente invention est le Zea mays protogyne produit conformé- ment au procédé ci-dessus, notamment le Zea mays appelé lignée consanguine LALG1. Une autre particularité de la présente invention est la plante Zea mays protogyne. Une dernière particularité de la présente invention réside dans les plants hybrides de Zea mays produits par croisement de plants protogynes de Zea mays obtenus par le procédé ci-dessus et d'autres lignées consanguines telles que la lignée synthétique de Zea mas du Iowa à chaume rigide, notamment les plants dans lesquels le parent protogyne est la lignée con- sanguine LALG1, et notamment ceux pour lesquels la lignée synthétique du Iowa à chaume rigide est la lignée consanguine A632Ht et le parent protogyne est la lignée consanguine LALG1. Dans la phase initiale des travaux expéri- mentaux qui ont abouti à la présente invention, Zea diploperennis a été croisé avec Zea mays, ce dernier étant utilisé comme parent femelle dans le croisement. Des grains ne se sont développés qu'à l'extrémité distale des épis, probablement comme conséquence de la faible longueur des tubes polliniques de Zea diplope- rennis. Au cours de croisements ultérieurs, Zea mays a été utilisé comme parent mâle, et la présente inven- tion englobe les deux possibilités. Dans le croisement initial, on a utilisé la lignée consanguine LH38 de Zea mays. Cette lignée est tenue à la disposition du public par Holden's Foundation Seeds de Williamsburg, Iowa. Le choix de la lignée de Zea mays à utiliser comme parent est au gré du phytogénéticien, toute variété étant possible, mais on choisit en général une lignée consanguine d'élite qui possède les caractéristiques souhaitées pour le produit final que l'on veut obtenir. Des graines de Zea dip.loperennis sont -mises à la dispo- sition du public par Hugh H. Iltis, Univ. of Wisconsin, Madison, Wisconsin et par W.C. Galihat, Univ. of Massa- chusetts, Amherst, Massachusetts. La graine hybride issue du croisement ini- tial a été récoltée et semée et les plantes ont été cultivées jusqu'à lamaturité sexuelle- Une apparition précoce des soies allant de 9 à 14 jours a été cons- tatée chez toutes les plantes hybrides de la généra- tion F1. Certaines des plantes hybrides de F1 ont été: perturbées par la sécheresse par privation d'eau au milieu et à la fin de la phase végétative et ces plantes ont également présenté des soles avant la dissémination du pollen. Tous les grains formés sur les plantes hybrides de la génération F1 ont donné naissance à des endospermes anormalement grands qui se sont renflés au-delà des limites des glumes. Morphologiquement, les plantes se sont montrées de grande taille et multi- ramifiées. Le choix du caractère protogyne a été effec- tué sur les plantes de la génération F1 en notant les dates de saillie des soles et de déhiscence des anthères. Les plantes choisies ont été introduites dans un programme de rétrocroisement en utilisant LH38 comme parent récurrent. La descendance de cette généra- tion de rétrocroisement ou backcross (BC1) a été plantée en serre et cultivée jusqu'au stade reproductif de développement. La précocité d'apparition des soies chez ces plants a atteint 5 jours. Un second rétrocroisement a été pratiqué en utilisant LH38 comme parent mâle ou donneur de pollen. Les graines résultant de ce backcross (BC2) ont été semées et les plants obtenus avaient un habitus à tige simple avec de grandes aigrettes et avec l'aspect général de LH38. La stature des plantes a été tout à fait variable. Là encore, la précocité d'apparition des soies a été d'environ 4 jours. On a effectué un autre rétrocroisement en utilisant là aussi du pollen de LH38 et des hybrides sélectionnés comme décrit ci- dessus comme parent femelle. Dans cette génération BC3, les plantes ont été semblables dans leur aspect aux plantes de BC2 et la précocité d'apparition des soies a été de 3-4 jours. On a également pratiqué un quatrième et un cinquième rétrocroisements en utilisant LH38 comme parent mâle. Les plantes résultant de ces rétrocroise- ments ressemblaient là encore à LH38 et la précocité d'apparition des soies a été de 4 à 5 jours. Il est intéressant de noter que des plantes LH38 cultivées dans des conditions identiques à ces rétrocroisements ont montré un retard d'apparition des soies d'environ 3 jours. Le tableau suivant reproduit les résultats des observations effectuées sur le terrain pour ces générations de backcross. TABLEAU Analyse de la capacité d'apparition des soies dans des générations backcrossées de LH38xZ. diploperennis Génér tion Apparition Soies synchrones* Soies Soies pré- Soies syn- backcrossée précoce des retardées* coces, % chrones et soies* précoces, % BCO 108 63 49 49,1 77,7 BC2 541 459 360 39,8 73,5 BC 333 315 396 31,9 62,1 BC4 135 235 660 13,1 35,9 BC15 321 581 1034 16,7 46,6 LHI38 (témoin) 31 132 415 5,4 28,2 *nombres de plantes o \o CD La cinquième génération de backcross a été semée en serre et les plantes protogynes ont été identi- fiées. Certaines sélections de cette population ont été auto-fécondées. Le matériel BC 5S1 a été semé en plein champ, en Hawaii, et les plantes protogynes ont été auto-fécondées. Les graines de ces sélections (BC5SS) ont été de nouveau semées en plein champ, en Hawaii. Les graines de BC5S3 issues d'une plante sélectionnée dans cette population ont reçu l'appellation LALGI, sur la base de leur nature protogyne et de leur phénotype agrono- mique global désirable. Des graines de LALGI ont été déposées auprès de l'In Vitro International, Inc., 7885 Jackson Road, Suite 4, Ann Arbor, Michigan 48103, o le numéro de dépôt IVI-10055 leur a été attribué(26.4o1985). La lignée appelée LALGI a été croisée avec la lignée consanguine A632Ht pour produire un hybride de maïs duquel on attend un avantage commercial impor- tant. REVENDICATIONS Procédé pour induire la protogynie chez des plants de bea mays, carac:eérse en ce qu'il consiste à introduire dans Zea mays des gènes responsables de ce caractree, issus de plants de Zea diploperennis, et à effectuer ensuite une selecrion en fonction de ce caractere. 2. Procédé suivant la revend-ication 1, carac- térisé en ce que l'introduction est effectuée par croise- ment de plantes desdites espèces. 3. Procédé suivant la revendication 2, carac- terisé en ce que les plantes de la génération F1 produi- tes sont rétrocroisées avec Zea mays. 4. Procédé suivant la revendication 2, carac- térisé en ce que Zea mays est utilisé comme parent femelle dans le croisement. 5. Procédé suivant la revendication 2, carac- térisé en ce que Zea mays est utilisé comme parent mâle dans le croisement. 6. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que Zea mays est la lignée consanguine LH38.