La bette­rave se sucre au soleil

À l’exercice de la photo­syn­thèse, la bette­rave sucrière, plan­te de jours longs, est parti­cu­liè­re­ment perfor­mante. Des prin­temps plus chauds permettent de la semer plus tôt, « une dizaine de jours en 25 ans », indique Fabienne Maupas, spécia­liste moni­to­ring et modé­li­sa­tion à l’Institut Tech­nique de la Bette­rave. Avec des semences acti­vées et une vigueur de départ améliorée, « ce gain se traduit par une mise en place plus précoce de l’appareil photo­syn­thé­tique : 3,5 m² de feuilles par m² de sol pour inter­cepter le rayon­ne­ment solaire. En sucre, la moitié de l’augmentation de 180 kg/ha/an sur la période est attri­buable au réchauf­fe­ment ».

La bette­rave a besoin d’eau, de 300 à 400 l par kg de sucre, bien moins que la canne à sucre, mais la séche­resse de 2015 a péna­lisé ses rende­ments. Elle ne fonc­tionne bien que si ses feuilles et ses racines restent saines.

Les sélec­tion­neurs ont déjà intro­duit de nombreux gènes de produc­ti­vité, de teneur en sucre, d’amélioration de la qualité de récolte comme la forme des racines, la pureté des jus, la conser­va­tion en silo, des gènes de résis­tance aux mala­dies et para­sites, « sans lesquels sa culture ne serait pas rentable dans nombre de régions, » souligne Achim Feger, direc­teur régional chez KWS, société appli­quée au main­tien et à l’élargissement de la diver­sité géné­tique. Entre autres, les résis­tances à la rhizo­manie et aux néma­todes proviennent de bette­raves sauvages.

La bette­rave stocke les sucres, surtout du saccha­rose, juste sous ses feuilles ; des réserves récol­tées avant la montée à graines.

La caméra hyper­spec­trale permet de suivre le déve­lop­pe­ment végé­tatif des plantes et leur contenu en azote.

L acti­va­tion et l enro­bage des semences accé­lèrent le démar­rage de la jeune plante. Photo : SESVan­de­rHave

Porte graines en salles de croi­se­ments. Les 15 exotiques ont été croi­sées avec des bette­raves élites et leurs descen­dants ont été géno­typés. Photo : Flori­mond Desprez

Séquen­çage, produc­ti­vité et Aker

Le génome de la bette­rave est assez simple et quatre fois plus petit que le génome humain ou vingt fois plus petit que celui du blé. Le séquen­çage du génome de la bette­rave en 2011 dans le cadre du programme alle­mand GABI, par des cher­cheurs du Centre de Biotech­no­lo­gies de Biele­feld et du Max Planck Institut de Berlin avec la parti­ci­pa­tion des sélec­tion­neurs alle­mands Strube et KWS, a permis d’identifier 535 séquences géno­miques d’intérêt sur ses 18 chro­mo­somes ; il accé­lère la connais­sance de la struc­ture et du fonc­tion­ne­ment de cette chéno­po­diacée. De­puis d’autres séquences ont été déter­mi­nées et il est possible d’at­tribuer une valeur agro­no­mique à un frag­ment de chro­mo­some.

À ce jour, par le jeu de la géné­tique, le rende­ment en sucre augmente en moyenne de 1,5 à 2 % par an. Ce rythme devrait doubler dans les prochaines années, selon les objec­tifs du projet fran­çais Aker, mis en place en 2012, un des programmes Inves­tissements d’avenir. Il s’agit d’améliorer la produc­ti­vité de la bette­rave à sucre, de mieux sécu­riser ses rende­ments, de gagner en compé­ti­ti­vité face à la canne à sucre aux rende­ments moitié moindres mais aux coûts de produc­tion 30 % plus bas,  et aussi de mieux se prémunir face à la fin des quotas dans l’Union euro­péenne en octobre 2017. Ce projet compte 80 cher­cheurs pour 11 parte­naires, publics (univer­sités, insti­tuts tech­niques, Inra…) et privés dont le sélec­tion­neur Flori­mond Desprez.

Pour Mitchell McGrath, géné­ti­cien de l’unité bette­rave du Dépar­te­ment de l’Agriculture à East Lansing, Michigan (É.-U.) et président du comité scien­ti­fique d’Aker, « la géno­mique arrive en sélec­tion de la bette­rave, elle en clarifie les procédés et les méca­nismes géné­tiques pour accé­lérer son amélio­ra­tion ».

Phéno­ty­pages et variétés

Les variétés culti­vées aujourd’hui reposent encore sur une base géné­tique rela­ti­ve­ment étroite, surtout à partir de popu­la­tions du nord de l’Italie et de la façade atlan­tique. Mais en fait, la diver­sité géné­tique du genre Beta est large. Aker est parti à sa recherche. Dans le monde, les collec­tions de bette­raves, variétés et espèces sauvages appa­ren­tées, comptent des milliers d’accessions ; des collec­tions de réfé­rence ont été défi­nies entre l’Europe et les États-Unis.

Dès 2013, à partir de l’analyse molé­cu­laire de 10 000 échan­tillons, le premier résultat d’Aker a été de déter­miner que 15 espèces exotiques repré­sen­taient l’ensemble de la diver­sité du genre. Leur génome a été analysé. Elles sont des Beta vulgaris sp. vulgaris, B. mari­tima, B. trigyna… ou des appa­ren­tées B. procum­bens, plus ou moins faciles à croiser avec la bette­rave cultivée. L’accent est mis sur l’information géno­mique, sous l’égide de l’Inra et de Flori­mond Desprez. Les 15 plantes ont été croi­sées et rétro­croi­sées avec des bette­raves élites, mères des variétés actuelles. Les descen­dants, géno­typés main­te­nant, intègrent de petits frag­ments chro­mo­so­miques des exotiques. Ces frag­ments seront confrontés aux facteurs du milieu afin de générer le maté­riel original, base des sélec­tions futures.

La culture de bour­geons in vitro accé­lère le déve­lop­pe­ment des nouvelles variétés. Photo : Strube Research

Prélè­ve­ment de feuilles pour analyse ADN afin de carac­té­riser la diver­sité géné­tique intro­duite. Photo : Flori­mond Desprez

La spec­tro­mé­trie permet à Fabienne Maupas et Stéphanie Héno de mesurer la teneur en sucre et en eau des bette­raves au cours de la crois­sance. Photo : ITB

À partir de 2018 s’ensuivra le phéno­ty­page, sur la semence, la plan­tule, les feuilles, la racine, avec de nouvelles tech­niques d’imagerie. Les réac­tions aux patho­gènes, aux stress, eau, chaleur, froid, l’assimilation de l’azote, l’élaboration du ren­dement pour­ront être suivis et reliés au génome. Il appa­raît que la plan­tule comporte des zones de tempé­ra­tures variables selon la vitesse de germi­na­tion qui pour­raient aider à prédire la teneur en sucre de la racine. La sélec­tion des premières bette­raves nou­velles est prévue pour 2020, leur arrivée sur le marché après les essais varié­taux, leur inscrip­tion et leur multi­pli­ca­tion.

Herbi­cides, biomasse, hiver

Aux États-Unis, les condi­tions clima­tiques sont diffé­ren­ciées, le cycle de végé­ta­tion au nord est plus court, la sévé­rité des mala­dies du feuillage et des racines varie selon les zones de culture que couvrent cinq stations de l’USDA. Les résis­tances varié­tales sont élevées, étant entendu qu’à l’exemple du Rhizoc­tonia les plus proté­gées ne sont pas les plus produc­tives. Beta­seed (filiale de KWS) domine le marché des semences. Les variétés tolé­rantes au glypho­sate sont appa­rues en 2007, pour réduire le nombre de trai­te­ments herbi­cides, et les rende­ments ont aussi augmenté. Elles couvrent main­te­nant 99 % des surfaces, mais « cette voie n’est pas accep­table en Europe », souligne Benoît Rose, direc­teur commer­cial Ouest Europe à Beta­seed France.

De ce côté de l’Atlantique, la mise au point de la tolé­rance à certains inhi­bi­teurs de l’ALS, une très large classe d’herbicides, « résulte de tech­niques de sélec­tion conven­tion­nelles, admis­sibles sur tous les marchés », précise Jean-Noël Evrard, direc­teur marke­ting de SESVander-Have. Chez KWS, ce projet a été initié en 2001, en colla­bo­ra­tion avec Bayer Crop Science. Cette tolé­rance a été trouvée dans l’une des 1,5 milliard de cellules criblées. Les premières variétés tolé­rantes, issues de la tech­no­logie Conviso® Smart, sont annon­cées pour la fin de la décennie. Une nouvelle option de désher­bage.

Le sucre est un produit alimen­taire et une matière première pour l’industrie. La bette­rave sert aussi à la produc­tion d’étha­nol. Certaines variétés sont très riches en sucre avec des rende­ments matière sèche moindres, d’autres font avant tout du tonnage. Ces dernières consti­tuent « une alter­na­tive sensée à d’au­tres cultures de biomasse telles le maïs ; elles sont une excel­lente énergie pour nourrir les bacté­ries dans les diges­teurs pour le biogaz », indique Dr Axel Sche­chert, chef sélec­tion­neur bet­terave de Strube (repré­senté par Dele­planque en France).

La culture de bette­raves d’hiver récol­tées en été, courante au sud de l’Espagne, augmen­te­rait en région tempérée le rende­ment de 20 à 30 % et prolon­ge­rait l’activité des sucre­ries. La bette­rave est une plante bisan­nuelle qui monte à graines après expo­si­tion au froid. Ici, il s’agit donc d’activer ou désac­tiver les gènes de résis­tance au froid pour lui permettre de stocker du sucre ou produire les indis­pen­sables semences. Une tâche à long terme, compli­quée même dans un petit génome.

 

 

Cet article est origi­nel­le­ment paru dans l’édition avril 2016 du Sillon.