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Maïs et photosynthèse, une efficience remarquable
Le maïs, il y a fort longtemps ...
histoire du maïs

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Rendement par périodes
Rendement par périodes
Comparaison du rendement de variétés groupées par périodes d'inscription et cultivées en milieu peu fertile (rendement moyen des essais 60 q/ha)
Epi de maïs mûr
Epi de maïs mûr
Récolte de parcelles de testage

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Le progrès génétique chez le maïs


La téosinte est la plante la plus proche du maïs dans la classification botanique.
Son aire d'origine est l'Amérique Centrale. Dans cette même région ont été découverts des maïs fossiles datant de 7000 ans. La rafle mesurait seulement 2,5 cm de longueur. Téosinte et maïs fossile avaient une productivité limitée à quelques quintaux.

Le maïs a constitué la base de l'alimentation de toutes les civilisations précolombiennes et a été vénéré, à ce titre, comme l'un des principaux dieux chez les Aztèques et les Mayas.
La sélection massale (choix des plus beaux épis dans la population naturelle), exercée par l'homme depuis que la culture du maïs existe, a permis une augmentation lente et régulière des rendements et une diversification pour l'adaptation au climat.

En France, cette sélection a abouti à la création de populations de pays. C'est dans les années 1950, grâce aux travaux de l'INRA, que les premiers hybrides de maïs firent leur apparition en France et en Europe, permettant de doubler les rendements.
Désormais, tous les maïs cultivés en France sont des hybrides.
Chaque année, de nouvelles variétés sont proposées aux agriculteurs. Elles apportent des progrès permanents en terme de précocité, de régularité de rendement, de résistance aux maladies et parasites, de réduction des intrants, de qualité de la production…



Des variétés plus régulières

Plantes de maïs versées
Plantes de maïs versées
La verse a été améliorée grâce à la sélection
tags : maïs | parcelle | verse |
Plantes de maïs versées
Les nouvelles variétés font de la résistance

L'observation des rendements des cultures de maïs, année après année, montre une amélioration de la régularité. Les mauvaises années existent toujours mais elles sont plus rares et surtout moins graves que par le passé (exception faite de l'année 2003). Pour améliorer la régularité des rendements et de la sécurité de récolte, les tolérances recherchées chez le maïs sont très nombreuses. Parmi celles-ci, les résistances aux stress concernent : le stress de froid au stade huit feuilles, le stress de manque d'éclairement avant floraison, le stress de sécheresse, le stress dû à la pourriture des tiges, le stress lié à l'augmentation de la densité.
En ce qui concerne les résistances stricto sensu, on peut citer la résistance à la chute d'épis, la résistance aux verses : verse racinaire, casse de tiges en vert...

Des études de l'INRA-AGPM montrent qu'il y a 20-30 ans, le taux de verse était de 20 %. A l'heure actuelle, la note moyenne de verse est de 3-4 %. Désormais, gagner 1 % sur la verse, devient plus difficile. Les sélectionneurs y travaillent cependant. Certaines stations de sélection sont situées dans des conditions très exposées comme en baie du Mont-St-Michel. Pour la notation de verse, c'est l'idéal. Il n'y a pas grand chose qui résiste aux vents violents très fréquents. Les sélectionneurs arrivent cependant à récupérer du matériel génétique résistant à ces conditions extrêmes.

Pour les maladies, on recherche également 2 résistances : au charbon nu, et à l'helminthosporiose.
Pour la résistance aux insectes, il existe un programme important de résistance à la pyrale et à la sésamie. On recherche également des résistances aux différentes sortes de pucerons.

De nouvelles molécules herbicides apparaissent régulièrement et il existe parfois des sensibilités génétiques à certaines de ces molécules. Les chercheurs sélectionnent donc sur la tolérance aux herbicides.


Des variétés permettant de réduire les intrants

Réduction des intrants en maïs
Réduction des intrants en maïs
Un des axes majeur de sélection
Réduction des intrants en maïs
Les nouvelles variétés ne sont ni sophistiquées, ni fragiles
En améliorant le rendement, les sélectionneurs ont également amélioré la rusticité des variétés. Une étude a été réalisée durant 4 ans dans différents lieux à potentiels très variés par l'AGPM et l'INRA. Dans cette expérimentation, on a comparé des variétés qui dataient des années 50, 60, 70 et 80 en les plaçant dans les conditions de culture de 1985.
 
En milieu peu fertile (avec un faible apport de fertilisants et sans irrigation), les variétés récentes donnent des rendements supérieurs aux variétés plus anciennes. La sélection a permis d'améliorer la rusticité des variétés.
 
 

Dégâts de pyrale sur épi de maïs
Dégâts de pyrale sur épi de maïs
La pyrale provoque de gros dégâts
tags : maïs | épi | pyrale
Dégâts de pyrale sur épi de maïs

La possibilité de supprimer les traitements contre la pyrale et d'utiliser des herbicides totaux
 

Résistant aux maladies, le maïs demande peu d'interventions phytosanitaires. Toutefois dans certaines régions, la pyrale cause de sérieux dégâts et impose des traitements coûteux. L'introduction d'un gène "résistant" à la pyrale par biotechnologie apporte une solution très intéressante à ce problème. Le gène fabriquant la protéine qui permet un contrôle biologique des insectes parasites peut être introduit dans une plante de maïs. Ainsi, lorsque la larve de pyrale attaque les tissus de la plante, la larve de l'insecte ravageur est aussitôt intoxiquée et meurt. Grâce à l'apport des biotechnologies, les dégâts de pyrale ont de fortes chances de diminuer.

Par ailleurs, la sélection de maïs résistant aux herbicides totaux a été réalisée. Ces nouvelles variétés présenteront un double avantage : d'une part, une meilleure efficacité du désherbage et une plus grande facilité d'utilisation et, d'autre part, un meilleur respect de l'environnement par l'utilisation d'herbicides qui se dégradent très rapidement en éléments non toxiques.

Ces techniques sont actuellement disponibles pour les agriculteurs mais ne sont pas utilisées en France en raison du débat actuel sur les OGM.


Des variétés plus productives

Des variétés de plus en plus productives
Des variétés de plus en plus productives
La sélection améliore largement le rendement
Des variétés de plus en plus productives

Un gain de 70 quintaux par hectare en 50 ans

Cela fait maintenant plus de 60 ans que les maïs hybrides ont été lancés dans le monde et depuis, les rendements n'arrêtent pas de progresser (voir courbe M 1). Entre les années 1950 et les années 1990, le gain global a été d'environ 1,4 quintal par an. En France, en 1949, le rendement moyen du maïs était de 15,7 q/ha. A l'époque, il n'était cultivé que sur 293 000 hectares. En 1997, on a une moyenne de plus de 85 q/ha sur 1 716 000 hectares. Pratiquement tous les ans, on a gagné en rendement à un rythme élevé et constant.



Récolte du maïs grain
Récolte du maïs grain
Des rendements toujours plus importants
tags : maïs | récolte | grain
Récolte du maïs grain
Compte tenu des niveaux atteints, on peut penser que nous sommes proches d'un plafond pour les rendements. En fait, le potentiel de rendement maximum du maïs est estimé à 170 ou 220 quintaux selon la précocité des variétés. Il s'agit de rendement théorique. Toutefois, dans le sud-ouest de la France, on relève des parcelles qui font 160, voire 170 quintaux/ha. Il n'y a donc aucune raison pour que la progression des rendements ne se poursuive pas du fait des efforts de la sélection.



Chantier d'ensilage
Chantier d'ensilage
La sélection améliore également la qualité
Chantier d'ensilage

En maïs fourrage, la création variétale permet une progression de 0,17 T de MS/ha/an


La progression de la productivité des variétés de maïs ensilage a accompagné celle des variétés à grain. En effet, depuis que la sélection du maïs ensilage a démarré, on a gagné 0,17 t de M.S./ha/an sur des variétés inscrites au Catalogue français en ensilage.

La majeure partie du gain est due au grain qui représente 0,1 tonne de M.S./ha/an. L'amélioration des tiges et des feuilles a permis de gagner 0,07 tonne. On a gagné à peu près un entre-noeud et une feuille supplémentaire. Ce progrès est très important, car le maïs est une plante tropicale qu'il a fallu adapter à des zones plus froides présentant des sommes de températures beaucoup plus faibles. On estime le potentiel de rendement pour les variétés tardives à 35-37 tonnes de matière sèche par hectare, même si on en est très loin encore aujourd'hui.

58 % des progrès de rendement sont dus à l'amélioration génétique
La remarquable progression des rendements est due en grande partie à l'amélioration des variétés. Une étude réalisée en 1984 aux USA a permis de distinguer la part du progrès génétique dans l'augmentation des rendements du maïs. Un sélectionneur, le Dr DUVICK, a testé les 47 meilleurs hybrides créés en 50 ans. Il les a semés dans les mêmes conditions, avec les mêmes façons culturales, la même fertilisation, le même désherbage, la même lutte antiparasitaire. Cette expérimentation s'est faite pendant trois ans de 1982 à 1984. Elle montre que cette amélioration des rendements est due à l'augmentation de la fertilisation azotée pour 19 %, à l'amélioration du désherbage pour 23 %, et à l'amélioration génétique pour 58 %. Les parts respectives des facteurs de progression des rendements sont identiques en France à 1 ou 2 % près.

 


La détection et l'identification des gènes permettent de progresser beaucoup plus vite

Augmenter les rendements de 5 quintaux est très facile quand le niveau est de 30 quintaux et plus difficile quand il est de 100. C'est la loi des rendements décroissants bien connue en agriculture. Malgré cette contrainte, on peut s'étonner de voir les sélectionneurs maintenir l'augmentation des rendements à un rythme soutenu. Si la progression continue, c'est qu'ils disposent aujourd'hui de nouvelles techniques de sélection. Elles permettent de progresser nettement plus vite. Par exemple, ils pratiquent désormais la sélection assistée par marqueur. Cette technique utilise la biologie moléculaire pour localiser et donc détecter dans le patrimoine génétique du maïs la présence ou l'absence de gènes liés à des caractéristiques agronomiques précises comme la résistance à des maladies ou de façon plus complexe le rendement. L'accumulation dans une même plante de gènes influençant favorablement le rendement permet d'accélérer l'obtention de génotypes élites.
 
Classiquement, au début du processus de sélection, le chercheur doit choisir quelques bonnes plantes dans une parcelle qui contient un très grand nombre de plantes. Ce repérage peut être extrêmement difficile car une caractéristique intéressante peut être masquée à l'œil nu. Il faut donc faire des centaines de milliers de reproductions par autofécondation dans le but de ne pas éliminer la bonne plante parmi les mauvaises. Par le biais de la biologie moléculaire, le sélectionneur peut détecter beaucoup plus facilement la plante qui a accumulé le maximum de gènes favorables et à un stade jeune. Il ne multiplie que des plantes qui ont de très bonnes chances d'être intéressantes. L'intérêt de cette technique est d'améliorer l'efficacité et de réduire la durée de sélection. Ceci ouvre des possibilités de progrès considérables pour l'avenir.
 
 Les rendements de maïs ont fortement progressé depuis la fin de la dernière guerre. Ils sont passés de 15 quintaux de grains à 91 quintaux en 2002. Cette progression devrait se poursuivre. Certains chercheurs estiment que le potentiel théorique du maïs est de 200 quintaux.


Un important réseau d'essais

Le matériel d'expérimentation
Le matériel d'expérimentation
Collecter un maximum d'informations
Le matériel d'expérimentation
L'outil le plus efficace pour augmenter la régularité et la sécurité du rendement, c'est la mise en place de puissants réseaux d'essais. L'objectif des sélectionneurs est simple : disposer de suffisamment d'informations pour qu'une nouvelle variété semée par l'agriculteur apporte un progrès par rapport aux variétés commercialisées. Cela nécessite un parcours de 7 années entre la création de la variété par le sélectionneur et son arrivée chez l'agriculteur et un tri variétal drastique avant la commercialisation de la variété. Plus d'un millier de nouveaux hybrides sont créés chaque année. Les essais se font d'abord sur un nombre de sites limité d'un réseau d'essais en micro-parcelles répartis en Europe. Seule une petite partie des hybrides testés est conservée en deuxième année d'expérimentation. Ceux-ci sont alors testés plusieurs années dans un réseau plus vaste comprenant un plus grand nombre de sites en Europe. Seules quelques variétés sont inscrites puis validées dans un réseau de post-inscription.

Il faut souligner trois points importants sur la façon dont est conduit ce testage. Le premier est son caractère pluriannuel. Il dure au moins 5 années, à la fois pour la production grain et fourrage. Pour cette dernière, les sélectionneurs effectuent très tôt des tests de valeur alimentaire. Le deuxième point important concerne la diversité des environnements testés : diversité de climat, de type de sol, de potentiel agronomique et de pratiques agricoles. Ceci permet aux entreprises de sélection de proposer les variétés uniquement dans les conditions d'environnement où elle donneront le meilleur d'elles-mêmes. Le troisième point, c'est que le testage des variétés se fait aussi en grandes parcelles pour s'approcher le plus possible des conditions de culture des agriculteurs. En effet, les résultats en petites parcelles ne sont pas toujours confirmés en grandes parcelles chez l'agriculteur.

Ce qui a changé ces 15 dernières années dans les méthodes de travail des sélectionneurs, c'est notamment la dimension des réseaux d'expérimentation. Par ailleurs, la précision des essais est devenue meilleure. Enfin, l'informatique permet aujourd'hui de traiter rapidement des quantités considérables d'informations, sur plusieurs années et en de très nombreux lieux. Les budgets qui y sont consacrés sont donc devenus très importants.
Au total, il existe sur l'ensemble du territoire 53 centres de sélection, 48 centres d'expérimentation, 400 points d'expérimentation et 900 000 parcelles d'essais.