Dans le cadre du programme d'amélioration génétique des Eucalyptus au Congo et à Madagascar, des recherches utilisant les marqueurs moléculaires ont été développées afin d'améliorer l'efficacité de la sélection.
Les différentes voies de recherches concernent :

• la structuration de la diversité génétique des populations d'amélioration d'Eucalyptus urophylla et Eucalyptus grandis.
• les flux de gènes par pollen dans un verger à graines d'Eucalyptus grandis.
• la cartographie génétique d'une famille de plein-frères d'hybrides interspécifiques E. urophylla x E. grandis et la recherche de QTL impliqués dans la variation de caractères quantitatifs associés aux caractères de vigueur, de forme et de qualité des bois.
• la stabilité des QTL au cours de la maturation du peuplement et dans différents fonds génétiques.
• la localisation des gènes de la voie de biosynthèse des lignines et la recherche de co-localisation entre ces gènes candidats et les QTL liés aux propriétés technologiques des bois.

L’analyse de la diversité génétique a eu pour premier objectif la structuration des populations d’amélioration d’ Eucalyptus urophylla et E. grandis. Elle a débuté avec les marqueurs RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) et se poursuit avec l’introduction des locus microsatellites multiplexés pour une analyse bayésienne des variétés.

Les marqueurs microsatellites ont été développés pour identifier 238 arbres d’un verger à graines d’Eucalyptus grandis à Madagascar. Les résultats obtenus avec seulement 5 loci montrent que le polymorphisme observé dans ces séquences est très élevé chez les Eucalyptus. Il apparaît que les Eucalyptus grandis testés dans ce verger présentent un fort niveau de diversité et une forte différentiation entre populations. Pour l’analyse des flux de gènes, cinq familles de descendances (238 plantules) ont été utilisées pour la recherche de paternité. Sur 238 descendants, 62,2% sont issus de la fécondation avec du pollen provenant des arbres du verger (pères intra-parcelle) et 37,8% proviennent de l’extérieur. Le taux d’autofécondation moyen est faible (2,9%) et révèle la forte allogamie observée dans ce verger pour cette espèce.

Les différents résultats obtenus montrent l’importance de l’équilibre entre les différentes unités génétiques qui composent le verger à graines et l’effet de la phénologie sur le succès reproducteur, Les pères identifiés se répartissent régulièrement sur l’ensemble de la parcelle expérimentale. L’analyse de la direction de pollinisation sur les arbres mères étudiés ne met pas en évidence un sens de pollinisation préférentiel. La détermination exacte de la provenance du pollen extérieur au verger reste un problème à résoudre.

Les premiers travaux de cartographie génétique et recherche de QTL, réalisés à l’aide de marqueurs RAPD, ont abouti à la construction de cartes génétiques saturées pour deux géniteurs d’un croisement interspécifique E. urophylla x E. grandis. Des QTL contrôlant la croissance des arbres, la forme du tronc et la densité du bois ont ensuite été localisés sur les cartes génétiques (Verhaegen et al, 1998).

Les travaux de cartographie génétique du génome de l’Eucalyptus ont été poursuivis et généralisés à d’autres géniteurs ce qui a permis une première étude de cartographie comparée entre différents géniteurs E. urophylla et E. grandis. Des marqueurs codominants de type microsatellites et des gènes de fonction connue ont été ajoutés aux cartes d’origine. Ces marqueurs ont confirmé la plupart des homologies entre groupes de liaison des deux espèces parentales. Les marqueurs RAPD, liés à des QTL, ont été transformés en marqueurs SCAR (Sequence Characterized Amplified Region), spécifiques de locus. A partir de 79 fragments RAPD sélectionnés, 40 couples d'amorces spécifiques ont été définis. La technique SSCP (Single-Strand Conformation Polymorphism) a permis de révéler la nature co-dominante de 13 marqueurs SCAR. Trois SCAR ont été cartographiés chez les deux parents ce qui a permis la construction de groupes de liaison communs aux deux espèces.

Un essai clonal qui compare une soixantaine de clones de la famille de plein-frères étudiée par marqueurs moléculaires a été planté à Pointe Noire. Le suivi de la croissance, de la forme et de la densité du bois des arbres de cet essai permettra de vérifier l’efficacité de la sélection assistée par marqueurs.

Différents facteurs pouvant influencer la stabilité des QTL ont été étudiés : l’âge de l’arbre jusqu’à 6 ans, l’environnement et le fond génétique. L’analyse des familles de plein-frères et demi-frères montre une instabilité des QTL avant 38 mois (âge où la sélection devient possible). Une faible variation environnementale semble avoir un effet important sur la détection de QTL sur les trois premières années de plantation (l’effet de l’environnement n’ayant été analysé que sur cette période). Enfin, certaines zones génomiques ont un effet commun à quelques géniteurs, mais aucun QTL commun à tous les géniteurs n’a été mis en évidence.

L’approche gènes candidats réalisée dans le cas de la voie de biosynthèse des lignines offre des résultats très encourageants pour la sélection d’arbres à faible teneur en lignines et pour la qualité des lignines (Gion et al, 2000). En effet, des colocalisations entre QTL de teneur en lignines et des gènes de la lignification ont été clairement mises en évidence (cf figure ci-contre). Les régions du génome des Eucalyptus qui contrôlent le rapport des monolignols syringyl/guaiacyl (S/G) ont été identifiées. L’ensemble des QTL détectés sur les génomes de l’E. urophylla et E. grandis expliquent 38% et 18,5 % de la variation phénotypique totale de ce caractère. Nous avons également trouvé des co-localisations entre ces QTL et trois gènes (CCR, PAL et C4H) impliqués dans la voie de biosynthèse des lignines. La combinaison des allèles favorables de 2 locus CCR et PAL ou CCR et C4H augmente le rapport S/G de près de 10%.

Une sélection assistée par marqueurs moléculaires devrait aboutir à des économies importantes lors de l’utilisation du bois dans l’industrie papetière. Ces premiers résultats doivent cependant être validés par une étude de l’effet de ces gènes dans les populations d’amélioration, et pourraient être étendus à d’autres caractères d’intérêt.

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