Lutter contre la 'pollution génétique' du pommier sauvage par le pommier cultivé

Intitulé et acronyme du projet: Facteurs anthropiques et conséquences des flux de gènes cultivés-sauvages chez la pomme - PomFlux

Le projet PomFlux a été financé dans le cadre de l'Appel à projet Blanc 2014 et du projet phare 2 "Comprendre et améliorer les capacités adaptatives des agroécosystèmes par la connaissance de la génétique et de l'évolution". Il s'est déroulé sur 2 ans (2015-2016).

Porteuse du projet : Tatiana GIRAUD (ESE)

Partenaires

• Équipes BASC : GQE-Le Moulon

• Équipes extérieures : IRSTEA
• Partenaires non académiques : Association Française d’Agroforesterie (AFAF)

Ce projet visait à soutenir une collaboration entre les laboratoires ESE et Moulon, et des partenaires non académiques, pour

1. comprendre les facteurs anthropiques qui influencent les probabilités de flux de gènes du pommier cultivé Malus domestica vers le pommier sauvage M. sylvestris (notamment la fragmentation du paysage, le nombre ou la surface des vergers, ou les changements de pollinisateurs),
2. déterminer quelles régions génomiques sont concernées par ces flux de gènes (notamment régions codantes ou non, contenant des gènes particuliers) et si elles ont un impact sur l’adaptation (en regardant si les régions génomiques montrent des signatures de sélection et en réalisant des tests de valeurs sélectives),
3. déterminer si les plants de pommiers sauvages vendus en pépinières sont des hybrides et recommander des pratiques de conservation et reforestation du pommier sauvage en agroforesterie.

Ce projet visait aussi à acquérir des données préliminaires pour le dépôt de projets ANR et européens.

Le projet a permis:

1. d’évaluer la diversité génétique et la structuration des populations françaises de pommiers sauvages, en révélant l’existence de groupes génétiques différents en France; 
2. de révéler de forts niveaux d’introgression (c’est-à-dire d’incorporation de matériel génétique par hybridation) du pommier sauvage par le pommier cultivé ; 
3. de montrer que cette « pollution génétique » dépend du degré d’anthropisation de la région et de l’intensité de la culture du pommier; 
4. d’identifier des populations « pures » de pommiers sauvages, non introgressées par le pommier domestique, et provenant des différents grands groupes génétiques existant en France, pour établir des vergers conservatoires de pommiers sauvages, qui puissent servir à la réintroduction d’arbres dans les écosystèmes forestiers et agroforestiers ; 
5. de montrer que les filières de réimplantation des pommiers sauvages ne fournissent au mieux que des hybrides ; 
6. des vergers conservatoires sont en cours de construction.
7. de promulguer un Arrêté ministériel réglementant la réimplantation de pommiers sauvages pour éviter de réintroduire des individus hybrides

Extrait de l'Arrêté du 3 novembre 2015

Publications 

> Cornille A., Feurtey A, Gélin U, Misvanderbrugge K., Gladieux P, Ropars J, Giraud T. 2015. Anthropogenic and natural drivers of gene flow in a temperate wild fruit tree: a basis for conservation and breeding programs in apples. Evol App. 8: 373–384, https://doi.org/10.1111/eva.12250 (article relayé dans une brève de l’INEE et dans BioFutur). Résumé: "Gene flow is an essential component of population adaptation and species evolution. Understanding of the natural and anthropogenic factors affecting gene flow is also critical for the development of appropriate management, breeding, and conservation programs. Here, we explored the natural and anthropogenic factors impacting crop-to-wild and within wild gene flow in apples in Europe using an unprecedented dense sampling of 1889 wild apple (Malus sylvestris) from European forests and 339 apple cultivars (Malus domestica). We made use of genetic, environmental, and ecological data (microsatellite markers, apple production across landscapes and records of apple flower visitors, respectively). We provide the first evidence that both human activities, through apple production, and human disturbance, through modifications of apple flower visitor diversity, have had a significant impact on crop-to-wild interspecific introgression rates. Our analysis also revealed the impact of previous natural climate change on historical gene flow in the nonintrogressed wild apple M. sylvestris, by identifying five distinct genetic groups in Europe and a north–south gradient of genetic diversity. These findings identify human activities and climate as key drivers of gene flow in a wild temperate fruit tree and provide a practical basis for conservation, agroforestry, and breeding programs for apples in Europe."       Illustration: "Geographical quantification of introgression rates and numbers of hybrids among European wild apple sites in Europe and, more specifically, in France."

> Feurtey A, Cornille A, Snirc A, Shykoff J, Giraud T. 2016 Crop-to-wild gene flow and its fitness consequences on a wild fruit tree: towards a comprehensive conservation strategy of the wild apple in Europe. Evol App. 10 (2), 180-188. Résumé: "Crop-to-wild gene flow can reduce the fitness and genetic integrity of wild species. Malus sylvestris, the European crab-apple fruit tree in particular, is threatened by the disappearance of its habitat and by gene flow from its domesticated relative, Malus domestica. With the aims of evaluating threats for M. sylvestris and of formulating recommendations for its conservation, we studied here, using microsatellite markers and growth experiments: (i) hybridization rates in seeds and trees from a French forest and in seeds used for replanting crab apples in agrosystems and in forests, (ii) the impact of the level of M. domestica ancestry on individual tree fitness and (iii) pollen dispersal abilities in relation to crop-to-wild gene flow. We found substantial contemporary crop-to-wild gene flow in crab-apple tree populations and superior fitness of hybrids compared to wild seeds and seedlings. Using paternity analyses, we showed that pollen dispersal could occur up to 4 km and decreased with tree density. The seed network furnishing the wild apple reintroduction agroforestry programmes was found to suffer from poor genetic diversity, introgressions and species misidentification. Overall, our findings indicate supported threats for the European wild apple steering us to provide precise recommendations for its conservation."                (Illustration: "Spatial distribution of apple trees in the study area. Trees are represented by dots, and their colour indicates their degree of Malus domestica ancestry (Pdom): green, Pdom < 0.2; red, Pdom > 0.8; and yellow, intermediate. The seed orchard is circled in black")

Vulgarisation

Articles de vulgarisation

> Feurtey A. Domestication, une révolution à l’origine de la civilisation : Découverte n°402, janvier-février 2016

<=== Giraud H, Cornille A, Giraud T 2016. Pommiers sauvage et cultivé : ce que la génétique nous apprend de leurs liens passés et présents sur leurs conservation et réimplantation futures ; Forêt Entreprise 229:26-29

> Giraud T et Branca A (2015) Quand l'homme perfectionne les espèces végétales. Les échos.

Autres éléments de vulgarisation

> Intervention à la Maison des Sciences de Chatenay-Malabry

> Héloïse, A la recherche des pommiers sauvages, 2017, Graines de Mane, site internet de vulgarisation en agriculture (ci-bas)

> Intervention à la Fête de la Science 2015 devant des classes de lycée général; Intervention par visioconférence au lycée Anna Judic de Semur en Auxois (Côte d’Or) devant une classe de Terminale Scientifique; Conférence de vulgarisation : « La domestication » Association Chercheurs Toujours, Paris Institut CurieIntervention devant des classes de Terminale Scientifique du lycée de Saint Cloud en mai 2015 

> Mise en place d’un TD de Terminale Scientifique répondant au programme de l’Education Nationale et similaire aux épreuves du Bac avec un enseignant de Fontenay-sous-Bois (M. Farina) et ayant été transmis au rectorat.

> Intervention devant une classe de primaire (CE2) de Chatenay Malabry en 2015

> Intervention à la Fête de la Science 2013 devant des classes de lycée agricole; intervention au lycée agricole d’Igny devant des classes de première en 2015

> Dépliant pour le Salon de l’agriculture avec Cervia 2013