Programmes d'amélioration des arbres : Améliorer les forêts pour un avenir durable

Les forêts sont des écosystèmes vitaux offrant de nombreux avantages, notamment le bois d'œuvre, la séquestration du carbone, la conservation de la biodiversité et la protection des bassins versants. Alors que les défis mondiaux tels que le changement climatique, la déforestation et la demande croissante de produits forestiers s'intensifient, il devient primordial de garantir la santé et la productivité de nos forêts. Les programmes d'amélioration des arbres sont un outil crucial pour y parvenir, en employant les principes de la génétique et de la sélection pour développer des arbres de qualité supérieure dotés de caractères souhaitables.

Qu'est-ce que l'amélioration des arbres ?

L'amélioration des arbres, également connue sous le nom d'amélioration génétique des arbres, est l'application des principes génétiques pour améliorer les caractéristiques économiquement et écologiquement importantes des arbres forestiers. Elle consiste à sélectionner et à croiser des arbres présentant des traits supérieurs, tels qu'une croissance plus rapide, une résistance aux maladies, une meilleure qualité du bois et une adaptation à des conditions environnementales spécifiques. L'objectif est de produire du matériel de plantation génétiquement amélioré qui sera plus performant que les arbres non améliorés dans le cadre du reboisement, du boisement et de la sylviculture en plantation.

L'importance des programmes d'amélioration des arbres

Les programmes d'amélioration des arbres sont essentiels pour plusieurs raisons :

• Productivité accrue : Les arbres améliorés poussent plus vite et produisent plus de bois par unité de surface, augmentant ainsi la productivité forestière et réduisant la pression sur les forêts naturelles.
• Santé des forêts améliorée : La sélection pour la résistance aux maladies et aux ravageurs peut minimiser les pertes dues aux épidémies, réduisant le besoin de traitements chimiques et favorisant des forêts plus saines.
• Adaptation au changement climatique : La sélection et l'amélioration d'arbres adaptés aux conditions climatiques changeantes, telles que la tolérance à la sécheresse ou la résistance à la chaleur, peuvent aider les forêts à prospérer dans un climat futur.
• Qualité du bois améliorée : L'amélioration des arbres peut améliorer les propriétés du bois telles que la densité, la résistance et la longueur des fibres, augmentant ainsi la valeur et la polyvalence des produits du bois.
• Conservation de la biodiversité : En utilisant une gamme diversifiée d'arbres parents dans les programmes d'amélioration, nous pouvons maintenir et même améliorer la diversité génétique au sein des populations forestières, les rendant plus résilientes aux stress environnementaux.
• Séquestration du carbone : Les arbres à croissance plus rapide séquestrent davantage de dioxyde de carbone de l'atmosphère, contribuant ainsi à l'atténuation du changement climatique.

Étapes clés d'un programme d'amélioration des arbres

Les programmes d'amélioration des arbres comprennent généralement une série d'étapes, notamment :

1. Définir les objectifs d'amélioration

La première étape consiste à définir clairement les objectifs du programme d'amélioration. Cela implique d'identifier les caractères les plus importants à améliorer, en tenant compte des besoins spécifiques de la région, de l'utilisation finale prévue du bois et des conditions environnementales futures anticipées. Par exemple, dans les régions confrontées à une sécheresse croissante, la tolérance à la sécheresse pourrait être un objectif d'amélioration principal. Dans les zones axées sur la production de pâte à papier, la longueur des fibres pourrait être privilégiée.

2. Sélectionner les arbres supérieurs (arbres plus)

Cela consiste à identifier et à sélectionner des arbres qui présentent des caractères supérieurs par rapport à la population moyenne. Ces "arbres plus" sont choisis en fonction de leur taux de croissance, de leur forme, de leur résistance aux maladies, de la qualité de leur bois et d'autres caractéristiques souhaitables. Les critères de sélection varient en fonction des objectifs d'amélioration. Par exemple, dans les programmes d'amélioration de l'eucalyptus au Brésil, les arbres plus sont sélectionnés pour leur croissance rapide et leur rendement élevé en pâte. Dans les programmes d'amélioration du pin dans le sud-est des États-Unis, la résistance à la rouille fusiforme est un critère de sélection clé.

3. Établir des vergers à graines

Les vergers à graines sont des plantations spécialement conçues, établies avec des arbres plus sélectionnés ou leur descendance. Ils servent de source de semences génétiquement améliorées pour les programmes de reboisement et de boisement. Les vergers à graines sont gérés pour maximiser la production de semences et garantir que les semences sont de haute qualité. Il existe deux principaux types de vergers à graines : les vergers à graines de semis, établis avec des plants ou des boutures racinées, et les vergers à graines clonaux, établis avec des greffes ou des boutures de clones sélectionnés. Les vergers à graines clonaux permettent une propagation plus rapide des génotypes supérieurs. En Suède, les vergers à graines clonaux sont largement utilisés pour les programmes d'amélioration du pin sylvestre et de l'épicéa commun.

4. Pollinisation contrôlée et croisement

La pollinisation contrôlée consiste à contrôler soigneusement l'accouplement d'arbres sélectionnés pour produire une descendance avec les caractères souhaités. Cela peut être réalisé par pollinisation artificielle, où le pollen est collecté sur un arbre et utilisé pour en polliniser un autre, ou par l'utilisation de sacs de pollinisation pour empêcher la contamination par du pollen indésirable. Le croisement de différents individus peut combiner les caractères souhaitables des deux parents. En Nouvelle-Zélande, les programmes d'amélioration du pin radiata utilisent largement la pollinisation contrôlée pour créer des familles avec une croissance et une qualité de bois supérieures.

5. Tests de descendance

Les tests de descendance consistent à planter des graines ou des plants de différentes familles (c'est-à-dire la descendance de différents croisements) dans des essais sur le terrain pour évaluer leurs performances. Ces essais sont menés dans des conditions contrôlées, et la croissance, la santé et la qualité du bois des arbres sont soigneusement surveillées sur plusieurs années. Les tests de descendance permettent aux sélectionneurs d'identifier les meilleures familles et de sélectionner les individus les plus prometteurs pour la suite de l'amélioration. En Colombie-Britannique, au Canada, des tests de descendance approfondis sont menés pour les programmes d'amélioration du douglas vert et du pin tordu latifolié.

6. Évaluation génétique et sélection

Sur la base des données collectées lors des tests de descendance, les sélectionneurs effectuent des évaluations génétiques pour estimer la valeur génétique de chaque arbre. La valeur génétique est une estimation du mérite génétique d'un individu pour un caractère particulier. Cette information est utilisée pour sélectionner les meilleurs individus pour la prochaine génération d'amélioration. En Australie, l'évaluation génétique est un élément essentiel de leur programme d'amélioration de l'Eucalyptus globulus, qui vise à améliorer le rendement en pâte et les propriétés du bois.

7. Amélioration de génération avancée

Les meilleurs individus issus des tests de descendance sont utilisés pour établir de nouveaux vergers à graines ou des populations d'amélioration pour la prochaine génération d'amélioration. Ce processus est répété sur plusieurs générations pour améliorer continuellement la qualité génétique des arbres. Chaque cycle d'amélioration vise à renforcer davantage les caractères souhaitables et à adapter les arbres aux conditions environnementales en évolution. Par exemple, dans le sud-est des États-Unis, les programmes d'amélioration du pin taeda ont connu plusieurs générations d'amélioration, entraînant des améliorations significatives du taux de croissance et de la résistance aux maladies.

8. Déploiement du matériel de plantation amélioré

La dernière étape consiste à mettre le matériel de plantation génétiquement amélioré à la disposition des gestionnaires forestiers et des propriétaires de terres. Cela peut se faire par la production de semences issues de vergers à graines, la propagation de boutures racinées ou de plantules de culture tissulaire à partir de clones sélectionnés, ou la distribution de plants génétiquement améliorés. Assurer la disponibilité d'un matériel de plantation de haute qualité et génétiquement amélioré est crucial pour maximiser les avantages des programmes d'amélioration des arbres. En Finlande, le matériel de plantation génétiquement amélioré issu des programmes d'amélioration de l'épicéa et du pin est largement utilisé dans les efforts de reboisement.

Exemples de programmes d'amélioration des arbres réussis dans le monde

De nombreux programmes d'amélioration des arbres réussis ont été mis en œuvre dans le monde entier, démontrant le potentiel de cette technologie pour améliorer la productivité et la résilience des forêts. Voici quelques exemples :

• Pin radiata en Nouvelle-Zélande : Le programme d'amélioration du pin radiata de la Nouvelle-Zélande est l'un des plus réussis au monde. Sur plusieurs générations, il a permis d'obtenir des améliorations significatives du taux de croissance, de la densité du bois et de la rectitude du tronc. Cela a contribué de manière significative à l'industrie forestière du pays.
• Eucalyptus au Brésil : Les programmes d'amélioration de l'eucalyptus au Brésil se sont concentrés sur l'amélioration du taux de croissance, du rendement en pâte et de la résistance aux maladies. Ces programmes ont joué un rôle crucial pour faire du Brésil un producteur de premier plan de pâte et de papier d'eucalyptus.
• Pin taeda dans le sud-est des États-Unis : Les programmes d'amélioration du pin taeda dans le sud-est des États-Unis se sont concentrés sur l'amélioration du taux de croissance, de la résistance aux maladies (en particulier à la rouille fusiforme) et de la qualité du bois. Ces programmes ont entraîné des augmentations substantielles de la production de bois.
• Pin sylvestre et épicéa commun en Scandinavie : Les pays scandinaves ont des programmes d'amélioration de longue date pour le pin sylvestre et l'épicéa commun, axés sur l'amélioration du taux de croissance, de la qualité du bois et de l'adaptation aux climats froids. Ces programmes ont contribué à la gestion durable de leurs forêts boréales.
• Teck en Inde et en Asie du Sud-Est : Les programmes d'amélioration du teck en Inde et en Asie du Sud-Est visent à améliorer le taux de croissance, la forme du tronc et la résistance aux ravageurs et aux maladies. Le teck est une essence de bois de grande valeur, et ces programmes sont cruciaux pour assurer sa production durable.

Défis et considérations en matière d'amélioration des arbres

Bien que l'amélioration des arbres offre un potentiel significatif, il y a aussi plusieurs défis et considérations à garder à l'esprit :

• Longs temps de génération : Les arbres ont des temps de génération longs par rapport aux cultures agricoles, ce qui signifie qu'il peut falloir de nombreuses années pour voir les résultats des efforts d'amélioration.
• Maintien de la diversité génétique : Il est crucial de maintenir la diversité génétique au sein des populations d'amélioration pour s'assurer qu'elles sont résilientes aux futurs changements environnementaux et aux épidémies. Une sur-sélection pour quelques caractères peut entraîner une perte de diversité génétique et une vulnérabilité accrue.
• Dépression de consanguinité : La consanguinité peut se produire lorsque des arbres étroitement apparentés sont croisés, ce qui entraîne une réduction de la croissance et de la vigueur. Les sélectionneurs doivent gérer soigneusement les populations d'amélioration pour éviter la dépression de consanguinité.
• Adaptation aux climats futurs : Il est important de tenir compte des impacts potentiels du changement climatique lors de la sélection des arbres pour l'amélioration. Les arbres bien adaptés aux conditions actuelles peuvent ne pas être bien adaptés aux climats futurs. Les sélectionneurs doivent sélectionner des arbres susceptibles de prospérer dans une gamme de scénarios climatiques futurs.
• Perception du public : Il peut y avoir des préoccupations du public concernant l'utilisation de la modification génétique en foresterie. Il est important de communiquer clairement sur les objectifs et les méthodes des programmes d'amélioration des arbres et de répondre à toutes les préoccupations que le public pourrait avoir.
• Financement et ressources : Les programmes d'amélioration des arbres nécessitent un financement et des ressources à long terme pour être couronnés de succès. Un investissement soutenu est essentiel pour assurer la continuité des efforts d'amélioration.

L'avenir de l'amélioration des arbres

L'avenir de l'amélioration des arbres est prometteur, avec de nouvelles technologies et approches offrant des opportunités passionnantes pour accélérer l'amélioration génétique et renforcer la résilience des forêts. Parmi les principales tendances en matière d'amélioration des arbres, on trouve :

• Génomique et sélection assistée par marqueurs : Les avancées en génomique permettent aux sélectionneurs d'identifier les gènes associés aux caractères souhaitables. La sélection assistée par marqueurs (SAM) utilise des marqueurs ADN pour sélectionner des arbres possédant des gènes spécifiques, accélérant ainsi le processus d'amélioration.
• Édition du génome : Les technologies d'édition du génome, telles que CRISPR-Cas9, offrent la possibilité de modifier précisément les gènes des arbres, permettant l'introduction rapide de caractères souhaitables. Cependant, l'utilisation de l'édition du génome en foresterie en est encore à ses débuts et soulève des considérations éthiques et réglementaires.
• Génétique quantitative et modélisation statistique : Des modèles statistiques avancés sont utilisés pour analyser les données des tests de descendance et améliorer la précision des évaluations génétiques. Cela permet aux sélectionneurs de prendre des décisions plus éclairées sur les arbres à sélectionner pour l'amélioration.
• Foresterie climato-intelligente : L'amélioration des arbres joue un rôle de plus en plus important dans la foresterie climato-intelligente, qui vise à gérer les forêts pour atténuer le changement climatique et s'adapter à ses impacts. L'amélioration pour la tolérance à la sécheresse, la résistance à la chaleur et la séquestration du carbone devient de plus en plus importante.
• Collaboration internationale : La collaboration entre les programmes d'amélioration des arbres du monde entier est essentielle pour partager les connaissances, le matériel génétique et les technologies. Cela peut accélérer l'amélioration génétique et aider à relever les défis mondiaux tels que le changement climatique et les ravageurs envahissants.

Conclusion

Les programmes d'amélioration des arbres sont un outil puissant pour améliorer la productivité, la santé et la résilience de nos forêts. En appliquant les principes de la génétique et de la sélection, nous pouvons développer des arbres supérieurs mieux adaptés aux conditions environnementales changeantes et plus capables de répondre à la demande croissante de produits forestiers. Alors que nous sommes confrontés à des défis croissants liés au changement climatique, à la déforestation et aux ravageurs envahissants, l'amélioration des arbres jouera un rôle de plus en plus important pour assurer la gestion durable de nos forêts pour les générations futures. Un investissement continu dans la recherche et le développement en matière d'amélioration des arbres est essentiel pour réaliser le plein potentiel de cette technologie et garantir les nombreux avantages que les forêts procurent.