La variabilité génétique est un prérequis de tous programmes d’amélioration des cultures.La mutagénèse (chimique ou physique), entres autres, est une excellente alternative pour obtenir une nouvelle variabilité génétique qui pourrait ne pas être trouvée dans le matériel génétique naturel. La sélection par mutation a l’avantage d’être un outil puissant et efficace pour générer plusieurs nouveaux caractères qualitatifs et quantitatifs dans diverses cultures importantes. . Le colza possède naturellement une variabilité génétique assez limitée, et les méthodes de sélection conventionnelles sont de moins en moins utilisées. Par conséquent, divers outils devraient être utilisés pour élargir cette variabilité génétique. Au cours des dernières années, les mutations induites ont été largement utilisées pour la sélection de plantes oléagineuses annuelles (Velasco et al., 2008; Emrani et al., 2015; Hussain et al., 2017). La mutagenèse a également été utilisée pour améliorer un grand nombre de caractéristiques souhaitables comme la précocité, le nanisme, la résistance ou la tolérance aux stress biotiques et abiotiques, le rendement en graines et la qualité de l’huile (Schnurbush et al., 2000; Lee et al., 2018). Cette étude a été menée pour comparer l’efficacité relative de l’irradiation physique par des rayons gamma et le traitement chimique par l’EMS utilisés individuellement ou en combinaison, dans l’induction d’une nouvelle variabilité génétique chez le colza, par évaluation des mutants développés pour certains caractères importants, et pour enfin isoler et sélectionner des mutants combinant des caractères souhaitables.
Développement et évaluation agro-morphologique des générations M2 et M3
Pour induire une nouvelle variabilité dans le germoplasme disponible, les graines de colza Brassica napus L.) (variété ‘INRA-CZH2’) ont été traitées par des rayons gamma (1300 Gy) et par l’éthyle méthane sulfonate (EMS : 1, 1,2, 1,4 et 1,6% pendant 6, 7 et 14 heures) et au traitement mutagène combiné (1100 Gy + 0,8% EMS pendant 6 heures). Les graines traitées ont été semées pour obtenir les plantes M1, puis les plantes M2 et M3. Les mutants M2 et M3 ainsi obtenus ont été évalués pour des caractères quantitatifs importants dans deux environnements contrastés (Douyet et Allal Tazi). Des données sur le nombre de jours à la floraison, le nombre de jours à la maturité, la hauteur des plantes, le nombre de rameaux par plante, le nombre de siliques par plante, le nombre de graines par silique, la longueur et le diamètre des siliques et le poids de 1000 graines ont été collectées. Une grande variabilité a été observée et le traitement mutagène a eu un effet significatif sur tous les caractères étudiés. Comparativement aux plantes témoins, les génotypes mutants dérivés de graines traitées avec une faible dose d’EMS pendant une période modérée sont plus précoces à la floraison et à la maturité et ils sont caractérisés par un nombre plus élevé de siliques par plante dans les deux environnements. De plus, ils ont montré plus d’adaptation que le témoin et les autres mutants aux environnements stressants associés aux faibles précipitations, aux températures élevées, aux excès d’eau et à la plantation tardive sur le site de Sidi Allal Tazi. Pour les doses élevées d’EMS pendant une longue période et pour le traitement combiné, une diminution significative de la hauteur des plantes par rapport au témoin a été observée. Par ailleurs, les plantes issues de graines traitées par rayons gamma montrent le poids de 1000 graines le plus élevé. De plus, le semis tardif sur le site de Sidi Allal Tazi a été préjudiciable pour l’ensemble du matériel végétal étudié (témoin et mutants) ayant montré des performances inférieures à celles enregistrées en semis précoce dans le site de Douyet (Channaoui et al., 2019).
Les différents traitements mutagènes ont ainsi permis d’obtenir divers mutants présentant des caractéristiques nouvelles et intéressantes. Cinq mutants prometteurs dotés de particularités agro-morphologiques distinguables du celle de matériel végétal de référence ont été sélectionnés. Les nouveaux caractères issus de mutations de ces sélections ont été conservées au fil des générations M1, M2 et M3 et dans les deux environnements de l’étude ce qui permet de s’assurer de leur stabilité.

Photo 2. Mutant H2M-5 à floraison précoce (a) : Station expérimentale de Douyet, 2017, (b) : Station expérimentale de Sidi Allal Tazi, 2016.
Le mutant H2M-1 présente la hauteur la plus courte comparativement à la variété témoin et aux autres mutants. Le mutant H2M-2, de sa part, est caractérisé par des formes de feuilles différentes et un poids de 1000 graines plus élevé que la variété témoin (Photo 1). Le mutant H2M-3 possède le plus grand nombre de rameaux par plante et le mutant H2M-4 est caractérisé par le PMG le plus élevé et les feuilles les plus développées comparativement à la variété témoin et aux autres mutants. Finalement, le mutant H2M-5 à une floraison précoce et, aussi un rendement en graines plus élevé que la variété témoin et les autres mutants (Photo 2). Ainsi, d’après ces donnée, ce mutant H2M-5 s’avère le plus intéressant et, cependant, d’autres études sont nécessaires pour confirmer ses performances et sa stabilité génétique. En conclusion, la stratégie de sélection par mutagénèse utilisée a été couronnée de succès, et la variabilité génétique des caractères quantitatifs ainsi générée dans les générations M2 et M3, sera très utile pour le programme d’amélioration et de sélection du colza au Maroc.
Qualité d’huile et propriétés biochimiques des mutants M2

Photo 1. Mutant H2M-2 à forme de feuilles modifiée (Station expérimentale de Sidi Allal Tazi, 2016).
Neuf mutants M2 prometteurs et la variété témoin ‘INRA-CZH2’ ont été évalués pour la teneur en huile des graines, la composition en acides gras, la teneur phénolique totale (TPC) et la capacité à éliminer les radicaux libres (FRSA), déterminée par les méthodes 2,2-diphényl-1picrylhydrazyl (DPPH) et acide 3-éthylbenzothiazoline-6-ulfonique (ABTS). Les résultats ont montré que la teneur en huile varie de 38,14 à 42,04 %. Parmi tous les mutants, une variabilité significative des acides gras a été observée (Acides gras saturés (SAFA) = 5,49-10,99%, acides gras monoinsaturés (MUFA) = 50,33-71,62%, acides gras polyinsaturés (PUFA) = 22,89-38,68%) (Tableau 1). Le mutant H2M-5 présente la fraction la plus élevée de MUFA et la plus faible proportion de SAFA et PUFA, tandis que le mutant H2M-4 montre les quantités les plus élevées de SAFA et PUFA et la plus faible concentration de MUFA (Tableau 1). Le TPC varie de 2,16 à 4,35 mg GAE/100 g, et la quantité la plus élevée a été trouvée dans le mutant H2M-1, qui est environ deux fois plus élevé que tous les autres mutants et la variété témoin (Figure 1). L’activité de piégeage des radicaux libres (FRSA) déterminée par les méthodes DPPH et ABTS varie significativement entre les échantillons et se situe entre 40,5-59,28% et 40,31-59,86%, respectivement (Figure 2). La FRSA était corrélée positivement et significativement à la TPC dans les échantillons d’huiles (r = 0,801 et 0,802, p < 0,01). Il s’agit du premier travail mettant l’accent sur les potentialités biochimiques des variétés de colza et des nouveaux mutants au Maroc (Channaoui et al., 2020).

Tableau 1. Composition en acides gras (% d’acides gras totaux) des huiles de graines des mutants M2 et du témoin ‘INRA-CZH2’ de colza.
Etude de l’hérédité des caractères mutés

Figure 1. Teneur en polyphénols totaux (mg GAE/100 g) dans les huiles des mutants M2 et de la variété témoin INRA-CZH2 de colza. Valeurs aux exposants alphabétiques différents sont significativement différentes (p ≤ 0,05) selon DMRT.
Après caractérisation agro-morphologique des mutants M2, les mutants H2M-1, H2M-2, H2M-4 et H2M-5 ont été croisées réciproquement avec la variété témoin INRA-CZH2 pour étudier l’hérédité des caractères mutés. Une étude génétique a été menée par l’analyse des caractéristiques particulières qui distinguent chaque mutant, à savoir la taille de la plante pour le H2M-1, la forme des feuilles pour le H2M-2, le poids de 1000 graines pour le H2M-4 et le nombre de jours à la floraison pour le H2M- 5, au niveau des générations F1, F2, et les backcross.

Figure 2. Activité de piégeage des radicaux libres (FRSA) d’extraits d’huiles de mutants M2 de colza et de la variété témoin INRA-CZH2 mesurée par les méthodes DPPH et ABTS. Valeurs aux des exposants alphabétiques différents sont significativement différentes (p ≤ 0,05) selon DMRT.
Les résultats ont révélé que deux gènes à épistasie dominante, contrôlent l’hérédité de la hauteur des plantes, tandis que deux gènes dominants à effet additif contrôlent l’hérédité de poids de 1000 graines et le nombre de jours à la floraison. D’autre part, un seul gène est impliqué dans la détermination de la forme des feuilles, avec une dominance de la forme normale des feuilles.
Conclusion
La nouvelle variabilité induite peut être intégrée dans le programme de sélection du colza en tant que nouveau matériel génétique avec des caractères agronomiques améliorés. En particulier, le mutant stable H2M-5 peut être exploité pour développer efficacement et rapidement un nouveau cultivar de colza présentant certaines caractéristiques souhaitables. De plus, Les mutants H2M-1, le H2M-4 et le H2M-5 ont été proposés pour améliorer la qualité du colza du fait qu’ils ont montré des niveaux supérieurs pour certains caractères biochimiques d’intérêt.
Références
Channaoui S, Labhilili M, Mouhib M, Mazouz H, El Fechtali M, Nabloussi A. 2019. Development and evaluation of diverse promising rapeseed (Brassica napus L.) mutants using physical and chemical mutagens. OCL, 26: 35.
Channaoui S, Hssaini L, Velasco L, Mazouz H, El Fechtali M, Nabloussi A. 2020. Comparative Study of Fatty Acid Composition, Total Phenolics, and Antioxidant Capacity in Rapeseed Mutant Lines. J Am Oil Chem Soc, 97(4): 397-407.
Emrani SN, Harloff H, Gudi O, Kopisch Obuch F, Jung C. 2015. Reduction in sinapine content in rapeseed (Brassica napus L.) by induced mutations in sinapine biosynthesis genes. Mol Breed 35 (1): 37.
Hussain S, Khan WM, Khan MS, et al. 2017. Mutagenic effect of sodium azide (NaN3) on M2 generation of Brassica napus L. (variety Dunkled). Pure Appl Biol 6: 226–236.
Lee YH, Park W, Kim KS, et al. 2018. EMS-induced mutation of an endoplasmic reticulum oleate desaturase gene (FAD2-2) results in elevated oleic acid content in rapeseed (Brassica napus L.). Euphytica 214: 28.
Schnurbush T, Mollers C, Becker HC. 2000. A mutant of B. napus with increased palmitic acid content. Plant Breed 119: 141–144.
Velasco L, Fernandez-martinez JM, De Haro A. 2008. Inheritance of reduced linolenic acid content in the Ethiopian mustard mutant N2-4961. Plant Breed 127: 263–265.
———————————–
1 : INRA, Centre Régional de la Recherche Agronomique de Meknès
2 : INRA, Centre Régional de la Recherche Agronomique de Rabat
3 : Adresse actuelle : INRA, Centre Régional de la Recherche Agronomique d’Errachidia