ARTICLE
Introduction
Depuis la mise sur le marché en France, en 1994, du premier colza
d'hiver composite hybride-lignée « Synergy », d'autres
associations variétales ont été créées,
de sorte que la production de semences hybrides de colza est peu à
peu en train de devenir une pratique courante. Il ne faut cependant pas
oublier que la définition des modalités utilisées
pour produire de telles semences, faisant appel à des dispositifs
alternant des bandes mâles et des bandes « femelles »
(mâle-stériles) a nécessité de nombreuses études
préalables [1]. Celles-ci ont porté, en particulier, sur
le ratio mâle/femelle à préconiser sur l'intérêt
de l'utilisation des abeilles comme vecteurs de pollen [2] ou encore sur
l'importance des sécrétions de nectar pour attirer les insectes
pollinisateurs et assurer leur passage alterné entre les deux lignées
parentales [3, 4]. Dans toutes ces études, les parents présentaient
des caractéristiques morphologiques très proches.
Actuellement, afin d'éviter les problèmes agronomiques
liés à un excès de taille des hybrides et, par voie
de conséquence, pour limiter l'usage de raccourcisseurs, les sélectionneurs
se sont engagés dans la création d'hybrides de colza demi-nain
issus du croisement entre un parent haut et un parent nain. Ce dernier
est sélectionné à partir d'un mutant nain obtenu
par mutagenèse chimique par l'INRA (gène Bzh ; [Renard,
non publié]). Or, des travaux menés sur le comportement
de vol des abeilles montrent que celles-ci ont tendance à réduire
leur passage lorsqu'elles se trouvent à la frontière entre
deux bandes de hauteur très différente (différence
d'environ 80cm). Cette réduction est de l'ordre de 50 % par rapport
à une situation témoin [5]. De plus, la bande mâle
constitue, si elle est naine, un couloir entre les bandes femelles hautes
au niveau duquel le pollen risque de stagner faute d'une bonne dispersion
par le vent.
Une nouvelle question est, de ce fait, à l'ordre du jour : savoir
quelles sont les conséquences d'une différence de hauteur
entre les géniteurs d'un hybride dans un dispositif de production
de semences en bandes alternées.
Les expérimentations mises
en place
Afin de répondre à cette question, deux expérimentations
ont été réalisées dans deux situations opposées.
La première, en 1991, consistait en un dispositif comprenant un
mâle nain et une femelle haute (Essai mâle nain) et la seconde,
en 1995, un mâle haut et une femelle naine (Essai femelle naine).
Les géniteurs étaient tous issus de la variété
Darmor sous sa forme soit normale (c'est-à-dire mâle-fertile
haute), soit mâle-fertile naine (descendance B3F6), soit mâle-stérile
haute, soit mâle-stérile naine (stérilité mâle
ogu-INRA).
Le dispositif était constitué de bandes alternées
selon un motif comprenant successivement 2 bandes mâles pour 13
bandes femelles. La longueur des bandes était de 40m. Les essais
n'étaient entourés d'aucune bande tampon. En 1991, le motif
a été répété 6 fois ; en 1995, il n'a
été répété que 3 fois en raison de
problèmes rencontrés à la levée. Sachant qu'une
bande est constituée de 5 lignes espacées de 0,25m et que
l'intervalle entre les bandes est de 0,50m, la bande femelle la plus éloignée
du mâle en était distante d'environ 19 m (figure
1). Ces essais ont été semés en isolement
(distance d'au moins 500m de toute autre parcelle de colza). Un apport
de ruches a été effectué au début de la floraison
(3 ruches en 1991, 1 en 1995).
Observations effectuées
On sait que la synchronisation des floraisons des deux parents est un
des facteurs limitants dans la réussite des hybridations. Aussi,
la densité de fleurs épanouies/m2 a-t-elle été
mesurée régulièrement au moins une fois par semaine
de manière à apprécier à la fois la floribondité
des différents génotypes et l'évolution de la floraison.
De plus, la différence de hauteur entre les géniteurs à
l'optimum de floraison a été mesurée.
L'étude de l'entomofaune pollinisatrice a porté sur trois
aspects : l'évaluation de sa diversité, l'estimation du
nombre d'abeilles/1000 fleurs épanouies et, enfin, la mesure de
la proportion d'abeilles butineuses de pollen (porteuses de pelotes) par
rapport au nombre total d'abeilles présentes sur chaque bande et
estimée à un instant t. Ces observations ont eu lieu tout
au long de la floraison sur les bandes 0 (mâle), 1,3, 5, 10, et
13 soit à des distances respectives de la bande mâle de 0,
1, 4, 7, 14,5 et 19 mètres. En outre, la proportion d'abeilles
porteuses de pelotes de pollen a été calculée sur
une bande supplémentaire, la bande 7 (soit à 10 mètres).
Les insectes ont été dénombrés et déterminés
à vue à chacune des distances, sur une longueur de 39m et
sur une largeur de 0,50m, soit sur une surface de 18m2, lorsque
les conditions climatiques étaient favorables à une activité
de butinage suffisante (absence de pluie ou de vent fort, température
supérieure à 12 °C , de 14 h à 17 h GMT).
Enfin, l'étude du rendement a été faite sur chaque
bande en prenant en compte les composantes suivantes :
* Mesure du taux de nouaison sur la ramification primaire et la première
ramification secondaire (réalisée sur 10 plantes prélevées
au hasard dans différents secteurs de la bande) : pour la ramification
primaire, dénombrement des siliques effectué sur 50 fleurs
par plante (de la 6e à la 55e) ; pour la
ramification secondaire, dénombrement sur 25 fleurs (de la 6e
à la 30e).
* Mesure du nombre de graines par silique et du poids de 1000 grains
(à partir de 3 échantillons de 30 siliques prélevés
après andainage).
* Rendement (poids brut de la récolte de la bande, à 9
% d'eau).
Ces observations ont été faites sur les bandes situées
à 0, 1, 4, 7, 10, 14,5 et 19 mètres de la bande mâle.
Les tests statistiques consistent en des analyses de variances (ANOVA)
à un ou deux facteurs selon les cas (effet distance par rapport
à la bande mâle, effet date), suivies d'un test de Newman-Keuls
au risque de 5 %. Le signe ± accompagnant certaines valeurs porte
sur l'intervalle de confiance.
Résultats
Étude de la floraison
En moyenne, sur l'ensemble de la floraison, la densité de fleurs/m2
a été très similaire sur les bandes mâles et
sur les bandes femelles dans chacun des essais. Il faut cependant souligner
que la production de fleurs des lignées parentales a été
très inférieure en 1995 (Essai femelle naine) par rapport
à 1991. Par ailleurs, à l'optimum de floraison, dans l'Essai
mâle nain, les bandes mâles ont présenté significativement
plus de fleurs/m2 que les bandes femelles (mâle=3046
± 190 ; femelle=2067 ± 137 ; ddl=1, F=35,33, p=0,000) alors
que dans l'Essai femelle naine, la floribondité a été
un peu plus élevée dans les bandes femelles (mâle=658
± 65; femelle=759 ± 38 ; ddl=1, F=4,07, p=0,047).
En revanche, il y a eu une bonne synchronisation des floraisons dans
les deux essais (figures 2 et
3).
La différence de hauteur maximale enregistrée à
la fin de la floraison entre les géniteurs a été
de l'ordre de 90 cm dans les deux essais (Essai mâle nain : mâle
49,1cm ± 4,3, femelle 138,8cm ± 3,4 ; Essai femelle naine :
mâle 168,9cm ± 3,3, femelle 80cm ± 2,6). Aucune verse
n'a été observée dans les deux essais.
Diversité de l'entomofaune
L'étude de la diversité de l'entomofaune pollinisatrice
montre une prédominance des abeilles domestiques (butineuses de
pollen, butineuses de nectar et butineuses mixtes) par rapport aux autres
groupes de pollinisateurs aussi bien sur les bandes mâles que sur
les bandes femelles, et ce dans les deux essais. Cela est particulièrement
net une semaine après l'apport de ruches. Cependant, la proportion
d'abeilles domestiques, très différente selon le dispositif,
évolue au cours de la floraison (figures
4 et 5).
Ainsi, dans l'Essai mâle nain, au moment de l'apport de ruche,
les proportions d'abeilles sauvages et de diptères sont élevés
(38 % et 33 % respectivement contre environ 25 % d'abeilles domestiques)
et vont en diminuant les semaines suivantes au profit des abeilles domestiques
qui, en moyenne, représentent 45,6 % de la population au cours
des semaines 17 à 20.
Dans l'Essai femelle naine, on assiste à la même évolution
à ceci près que le pourcentage d'abeilles domestiques est
en moyenne nettement plus élevé (88,5 % sur l'ensemble des
semaines 16 à 20).
Densité d'abeilles
La densité d'abeilles/1000 fleurs est très variable (tous
types de butineuses confondus). Dans l'Essai mâle nain la densité,
sur l'ensemble des bandes observées, est en moyenne de 1,1 durant
la totalité de la floraison, alors qu'elle est de 2,8 dans l'Essai
femelle. L'analyse statistique (ANOVA) montre un fort effet date (ou heure
d'observation) pour les deux essais (Essai mâle nain : ddl=3, F=69,73,
p=0,000 ; Essai femelle naine : ddl=5, F=58,1, p=0,000). L'étude
de la répartition des abeilles en fonction de la distance par rapport
à la bande mâle montre que le plus souvent les abeilles se
répartissent de manière très aléatoire sur
la parcelle, de sorte qu'aucun gradient n'est détectable au sein
des bandes femelles. Une comparaison des densités d'abeilles/1000
fleurs entre les bandes mâles et les bandes femelles (tableau
1) montre qu'il existe une différence dans l'Essai
mâle nain : en moyenne les bandes mâles sont plus fréquentées
que les bandes femelles (2,11 abeilles/1000 fleurs contre 0,94). En effet,
dans cet essai, la densité d'abeilles est significativement plus
élevée sur la bande mâle durant la semaine 19 ; ce
même phénomène s'observe de manière moins marquée
au cours de la semaine 17. Une analyse plus détaillée permet
d'imputer cette différence à la présence de butineuses
de pollen, particulièrement nombreuses à ces dates pour
cet essai (en moyenne 1,7 butineuses de pollen/1000 fleurs). Ainsi, dans
l'Essai mâle nain, la densité de butineuses de pollen sur
l'ensemble de la durée de floraison est presque 33 fois plus élevée
sur les bandes mâles que sur les bandes femelles (1,31 contre 0,04).
Par contre, dans l'Essai femelle naine, la densité moyenne de butineuses
de pollen sur les 7 bandes est très inférieure (0,02 butineuses
de pollen/1000 fleurs). Dans ce cas, on trouve environ 8 fois plus de
butineuses de pollen sur les bandes mâles (0,08 contre 0,01). Mais
compte tenu des très faibles effectifs, la différence n'est
significative qu'au risque de 10 % (Test unilatéral de comparaison
de deux moyennes).
Proportion d'abeilles butineuses de pollen
En moyenne, la proportion d'abeilles porteuses de pelotes de pollen
présentes sur la bande mâle est beaucoup plus élevée
dans l'Essai mâle nain (72,6 %) que dans l'Essai femelle naine (4,7
%). On constate également que dans l'Essai mâle nain, dans
lequel leur densité/1000 fleurs est très supérieure,
on peut en trouver quelques-unes jusqu'à une distance de 14,5 m
(tableau 2).
Étude des composantes du rendement
La comparaison des composantes du rendement entre bandes mâles
et bandes femelles montre des différences plus ou moins marquées
selon la composante prise en compte et le type d'essai (tableaux
3 et 4).
Pour ce qui est des taux de nouaison sur les ramifications primaires
et secondaires, dans le cas où le parent mâle est nain, il
n'apparaît de différence qu'au niveau des ramifications secondaires,
le parent mâle ayant une nouaison inférieure. En revanche,
dans le cas où le parent mâle est haut, les taux de nouaison
des ramifications primaires du mâle sont supérieurs à
ceux de toutes les bandes femelles, et pour les ramifications secondaires
à ceux des bandes situées à 7 et 19 m. Aucune différence
n'apparaît au niveau du nombre de graines par silique. Le poids
de 1000 grains est supérieur chez le parent mâle dans l'Essai
femelle naine. Il faut noter que le rendement des bandes femelles est
en moyenne supérieur à celui des bandes mâles dans
les deux essais. Cependant, dans le dispositif où le mâle
est haut, les bandes femelles qui en sont les plus proches (1 et 4 m)
présentent des rendements quasi identiques à celui du mâle.
La comparaison des bandes femelles entre elles en fonction de la distance
ne révèle aucune différence si ce n'est une supériorité
du taux de nouaison de la ramification principale sur la bande la plus
proche du mâle dans l'Essai mâle nain.
Discussion
Les deux essais, mis en place au cours de deux campagnes différentes,
se sont nettement différenciés par leur floribondité
puisque l'Essai mâle nain a produit 3 à 4 fois plus de fleurs
que l'Essai femelle naine. Mais, dans les deux cas, la synchronisation
des floraisons des lignées a été satisfaisante. De
plus, le matériel choisi s'est caractérisé par des
différences de hauteur entre les deux lignées parentales
très significatives (90 cm).
Cette différence de hauteur a conduit à la formation d'un
couloir de 6 m de large au niveau de la bande mâle dont on a pu
étudier l'incidence sur la répartition des abeilles.
On pouvait a priori prévoir que les abeilles venues butiner
dans ce secteur s'y maintiendraient. D'autres expérimentations
ont montré en effet une tendance de ces insectes à éviter
de franchir la barrière que constitue une différence de
hauteur de la végétation si celle-ci est suffisamment importante.
On constate en effet, qu'à deux reprises (semaines 17 et 19), les
bandes mâles sont beaucoup plus fréquentées et ceci
par des butineuses de pollen. Mais paradoxalement, c'est aussi dans cet
essai que l'on retrouve des butineuses de pollen jusqu'à 14,5 m
de la bande mâle. Il s'agit cependant d'un événement
relativement peu fréquent (2 % des butineuses de pollen observées)
et ceci semble se produire lorsque leur densité est particulièrement
forte. On peut en conclure que si la structure en couloir entraîne
une polarisation des butineuses de pollen, elle ne constitue pas un frein
absolu à leur passage vers les bandes femelles plus hautes. Il
nous semble utile de rappeler à ce propos que le butinage de pollen
ne constitue qu'une part de l'activité de l'abeille. Cette part,
extrêmement variable, dépend considérablement des
besoins de la colonie, eux-mêmes dépendants des conditions
environnementales. Ainsi, on a pu observer une grande différence
entre les colonies implantées lors des deux années (15,4
% butineuses de pollen en 1991 contre 0,7 % en 1995 en moyenne sur l'ensemble
des bandes). Il faut, d'autre part, souligner que les abeilles butinant
du pollen se maintiennent sur les bandes mâles où elles trouvent
leur ressources et que ce type de butinage est peu favorable au transfert
de pollen non seulement pour cette raison mais aussi parce que, dans ce
cas, le pollen est immédiatement amassé pour constituer
des pelotes. De plus, la capacité germinative des grains de pollen
ainsi agglutinés est inhibée par l'adjonction de salive
[6]. Ce sont donc les abeilles butineuses de nectar qui vont surtout participer
à la pollinisation. Nous avons démontré qu'elles
tendent à se répartir de manière très fluctuante
et globalement homogène sur l'ensemble de la parcelle. Cette répartition
se fait d'autant mieux que le parent femelle offre des quantités
de nectar suffisantes [4].
L'étude de la distribution de l'entomofaune montre que d'autres
insectes pollinisateurs peuvent être présents sur la parcelle.
Des données acquises sur plusieurs années attestent que
diptères et abeilles sauvages sont présents en faibles proportions
(moins du tiers, y compris sans apport de ruches) et que l'essai de 1995
est bien représentatif de ce qui est généralement
observé dans le bassin rennais. Leur proportion est particulièrement
élevée dans l'essai de 1991 (60 % au total) au moment de
l'introduction des ruches. Cette part se trouve considérablement
réduite les semaines suivantes. Ceci est principalement dû
à l'apport massif d'abeilles et à la compétition
qui s'ensuit entre insectes sur un même site d'exploitation comme
cela a déjà été signalé entre mouches
et abeilles domestiques [7]. Par contre, on assiste à un maintien
de la population de bourdons durant les deux semaines qui suivent l'apport
de ruches sur l'Essai mâle nain, alors que ce phénomène
ne se produit pas sur l'Essai femelle naine. Cependant quel que soit le
type d'essai, on constate que la population d'abeilles devient nettement
majoritaire deux semaines après l'introduction des ruches. Ceci
confirme que si l'on souhaite assurer la pollinisation par les abeilles
domestiques, il est nécessaire de les introduire sur la parcelle
dès le début de la floraison. Par ailleurs, le choix de
l'abeille domestique comme pollinisateur se trouve justifié par
le fait que rien ne permet de prévoir quelle sera l'importance
relative de la faune sauvage locale une année donnée comme
l'attestent les différences observées entre 1991 et 1995.
L'analyse des composantes du rendement montre que, lorsque le mâle
est nain, celui-ci risque de présenter un déficit de nouaison
au niveau des ramifications secondaires alors que la femelle haute peut
enregistrer un taux de nouaison de la ramification principale supérieur
à celui du mâle. Ce phénomène, vraisemblablement
dû à la compétition entre plantes de hauteurs différentes,
semble avoir entraîné une baisse de rendement du parent mâle
(14,8 quintaux/ha dans cet essai contre 28,5 dans l'Essai femelle naine),
mais il est sans incidence sur le rendement en semences hybrides. En effet,
le résultat majeur de ces expérimentations est la supériorité
en rendement final obtenu sur les bandes femelles par rapport aux bandes
mâles quel que soit le dispositif mis en place. Dans l'Essai mâle
nain, le rendement moyen est de 29 quintaux/ha et de 34,4 quintaux/ha
pour l'Essai femelle naine. Un autre fait marquant est la quasi totale
absence de différence de rendement entre les bandes femelles en
fonction de leur éloignement par rapport à la bande mâle,
la pollinisation conjuguée par le vent et les abeilles se fait
sans problème jusqu'à une distance de 19 m, indépendamment
de la hauteur des géniteurs. Ces résultats encourageants
ne doivent cependant pas faire oublier qu'ils ont été acquis
dans la région rennaise, c'est-à-dire dans des conditions
souvent favorables à la vection du pollen (vent modéré
mais fréquent et conditions climatiques permettant l'activité
des insectes). Il serait donc nécessaire de poursuivre ces travaux
par des essais multilocaux.
Il faut remarquer que, dans ces essais, le taux d'hybridité n'a
pu être évalué du fait de la proximité génétique
des lignées parentales. Ce taux pourrait par la suite être
estimé en utilisant différents marqueurs dont le marqueur
PGI2 [8] dans le cas de la production d'hybrides demi-nains
restaurés utilisant le système d'hybridation ogu-INRA.
Cependant, on peut dès maintenant dresser un bilan des avantages
présentés par de tels dispositifs. Ainsi, la différence
de taille entre bande mâle et bande femelle facilitera leur séparation
par rapport à un dispositif classique de production d'hybrides
hauts où les parents sont de taille proche. De plus, un certain
nombre d'avantages peuvent être avancés dans le cas du dispositif
femelle naine. Par exemple, il sera plus facile de repérer les
repousses hautes parmi les bandes femelles et par conséquent de
les épurer. Les traitements phytosanitaires seront plus aisés
à réaliser sur la femelle naine. En revanche, le rendement
des premières bandes femelles pourra être plus faible en
raison des effets de compétition du mâle plus développé
et le risque de verse du mâle sur la femelle sera accru. Ces inconvénients
pourront être corrigés par l'application d'un régulateur
de croissance sur la lignée mâle. L'effet raccourcisseur
de ce traitement devrait en même temps limiter les phénomènes
de compétition et les risques de polarisation des abeilles sur
l'une des lignées, du fait d'une différence de taille moins
importante entre les deux géniteurs.
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