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La génomique aide les forêts du Canada à s’adapter à l’avenir

Les scientifiques prévoient des changements climatiques rapides et généralisés dans tout le Canada

Les forêts du Canada fournissent d’importants services écologiques, des ressources économiques et des avantages sociaux. Elles jouent également un rôle clé dans le cycle mondial du carbone. Toutefois, les scientifiques prévoient que l’augmentation des températures et les changements dans les régimes météorologiques associés aux changements climatiques auront une incidence majeure sur les forêts du Canada dans un avenir proche. Étant donné que le rythme des changements climatiques prévu devrait être de 10 à 100 fois plus rapide que la capacité d’adaptation naturelle des forêts, les arbres du Canada bénéficient d’un coup de pouce.

Utiliser les variations naturelles pour renforcer les forêts futures

Les populations d’une essence qui poussent à différentes altitudes peuvent être aussi différentes sur le plan génétique que les populations qui poussent à des centaines de kilomètres l’une de l’autre.

Partout au Canada, les chercheurs utilisent des techniques scientifiques de pointe — la génomique — pour aider à préparer les forêts canadiennes aux défis à venir. La génomique se fonde sur le fait que les arbres individuels d’une même essence peuvent présenter des différences essentielles sur le plan de leur génome. Certaines populations d’arbres de la même essence provenant d’endroits chauds peuvent croître plus longtemps et plus rapidement que les populations d’arbres provenant d’endroits plus froids, mais peuvent être moins résistantes au froid. La même essence dans d’autres régions peut s’être adaptée à des conditions d’humidité du sol différentes.

La sélection génomique commence déjà à être utilisée dans des programmes opérationnels de sélection d’arbres, tels que ceux développés dans le cadre du projet FastTRAC. Dans le cadre de ces programmes, les chercheurs cernent d’abord les meilleurs arbres parents en fonction de caractéristiques comme le taux de croissance et la résistance aux maladies. Les descendants de ces arbres sont ensuite soumis à des essais génétiques dans des plantations expérimentales et exposés à des conditions naturelles, notamment à des événements extrêmes comme la sécheresse ou le gel tardif au printemps. Les arbres parents qui ont produit la progéniture la plus résistante sont ceux qui possèdent le meilleur type génétique pour cet ensemble de conditions particulières – ceux qui seront sélectionnés pour créer la prochaine génération d’arbres.

Qu’est-ce que la génomique?

La génomique est la science qui vise à élucider et à comprendre toute l’information génétique d’un organisme (végétal, animal, humain, virus ou microorganisme) codé dans son ADN.

Réduire le temps entre les générations

Le facteur limitatif dans les programmes conventionnels de sélection des arbres est le temps. Par le passé, les scientifiques devaient attendre que les descendants des arbres commencent à présenter les caractères externes recherchés avant de pouvoir savoir lequel d’entre eux avait le meilleur rendement. Pour certains caractères bénéfiques (tels que les caractéristiques du bois) chez les espèces de conifères canadiens, cela peut prendre jusqu’à 30 ans.

Les récentes avancées dans le domaine de la génomique, notamment avec le projet FastTRAC, pourraient conduire à une prise de décision nettement plus rapide et plus efficace. Des scientifiques de tout le Canada utilisent désormais des ordinateurs pour comparer l’ADN de millions d’arbres, puis identifier les marqueurs génétiques associés à la résistance aux insectes et à la sécheresse, à l’efficacité de l’utilisation des nutriments, à la productivité et à la qualité du bois. L’identification de ces marqueurs génétiques signifie que les scientifiques savent déjà quels arbres parents produiront la meilleure descendance sans avoir à attendre que cette dernière exprime un caractère particulier. Auparavant, il fallait plusieurs décennies pour trouver la meilleure descendance, mais grâce à la sélection génomique, le temps nécessaire pour effectuer le même travail est considérablement réduit.

Durée du cycle de sélection

Échéancier comparant la durée du cycle de sélection d’un arbre à l’aide de la sélection traditionnelle par rapport à la sélection génomique.
Version texte

Graphique comparant la durée du cycle de sélection à l’aide de la sélection traditionnelle par rapport à la sélection génomique. Avec la sélection traditionnelle et la sélection génomique, les croisements entre les arbres prennent environ quatre ans. Avec la sélection traditionnelle, il faut de 20 à 25 ans pour évaluer le résultat, tandis qu’avec la sélection génomique, cela prend un à deux ans. Avec la sélection traditionnelle et la sélection génomique, la propagation prend quatre années de plus. Le temps total mis pour les croisements, l’évaluation et la propagation au moyen de la sélection traditionnelle est de plus de 28 ans, tandis que la sélection génomique réduit ce temps à moins de 10 ans.

S’adapter à l’évolution des aires de répartition des arbres

La génomique offre également aux arbres une meilleure chance de se développer dans des environnements en évolution. Par exemple, les conditions dans la partie nord de l’aire de répartition d’une espèce d’arbre peuvent être plus froides ou plus sèches que dans la partie sud. Cependant, à mesure que les températures augmentent dans le nord, les arbres de la région peuvent avoir du mal à s’adapter aux nouvelles conditions.

Par le passé, les forestiers ont utilisé des semences d’arbres locaux comme semis, car on pensait de manière générale que les populations locales étaient les mieux adaptées aux conditions climatiques du site. Cependant, avec un climat qui change rapidement, ces populations locales peuvent ne pas être en mesure de s’adapter assez rapidement, et alors que les arbres adultes bien établis peuvent souvent résister à un stress accru, les semis sont très vulnérables. Si les aménagistes forestiers savent quelles graines et quels semis de la partie sud de l’aire de répartition prospéreraient dans les conditions changeantes de la partie nord, ils peuvent sélectionner stratégiquement les plus résistants et les mieux adaptés pour la plantation.

Sélection et plantation de semis en fonction des conditions en évolution

Diagramme composé de deux images. Le premier cadre montre comment un semis d’arbre est sélectionné dans la partie méridionale plus chaude de l’aire de répartition de l’arbre, puis planté plus loin au nord. Ceci permet à l’arbre de mieux s’adapter aux conditions de réchauffement dans le nord
Avec un climat qui change rapidement, les populations locales peuvent ne pas être en mesure de s’adapter assez rapidement pour rester saines. Les aménagistes forestiers peuvent apporter leur contribution en sélectionnant stratégiquement les semis d’une partie de l’aire de répartition d’une espèce et en plantant ces semis là où ils seront mieux adaptés aux nouvelles conditions environnementales.
Version texte

Diagramme composé de deux images. La première image présente la distribution actuelle d’une espèce d’arbre, les températures plus chaudes se trouvant dans la partie sud de l’aire de répartition et les températures plus froides se trouvant dans la partie nord de l’aire de répartition. Les flèches indiquent qu’un semis a été sélectionné dans la partie sud de son aire de répartition naturelle, là où il fait plus chaud, puis planté dans la partie nord (plus froide) de son aire de répartition. La deuxième image présente la répartition future hypothétique des mêmes espèces d’arbres dans des conditions climatiques plus chaudes. Toute cette aire de répartition des arbres est située plus au nord que dans le premier cadre. Le semis du premier cadre se trouve dans la nouvelle aire de répartition des espèces d’arbres et est bien adapté aux nouvelles conditions plus chaudes dans le nord.

Construire une bibliothèque de ressources à gérer pour l’avenir

Les chercheurs du projet CoAdapTree (en anglais seulement) fournissent des renseignements aux aménagistes forestiers en cultivant, en testant et en échantillonnant plus de 10 000 semis et arbres, et en lisant leur génome. Les chercheurs peuvent ensuite examiner les génomes et recommander les graines et les semis que les aménagistes forestiers devraient planter afin qu’ils s’adaptent aux conditions climatiques locales actuelles et prévues de l’aire de répartition d’une espèce.

CoAdapTree n’est que l’un des nombreux projets canadiens axés sur l’utilisation de solutions à petite échelle pour relever des défis à grande échelle. Par exemple, le projet Spruce-Up est axé sur le décodage des génomes et l’identification des variations génétiques naturelles au sein des populations d’épinettes existantes pour la résistance à la sécheresse et aux insectes, ainsi que la qualité des fibres. L’équipe de recherche créera ensuite des algorithmes et d’autres outils que les aménagistes forestiers pourront utiliser pour sélectionner le meilleur matériel sur pied. De même, l’équipe de recherche RES-FOR (en anglais seulement) utilise également la génomique pour aider à éclairer l’aménagement des forêts, en créant des modèles mathématiques et un site Web interactif pour les aménagistes forestiers.

Avec environ 260 millions de semis d’épinettes plantés chaque année, les épinettes sont les arbres les plus plantés au Canada.

Ces trois projets sont le fruit d’efforts conjoints par des équipes de recherche universitaires et gouvernementales, soutenus par Génome Canada.

Les forêts du 21e siècle

Les progrès relatifs à la génomique des arbres permettent maintenant non seulement de renforcer les populations d’arbres existantes, mais aussi de préparer les arbres du Canada à de nouveaux environnements. La santé des forêts étant d’une importance fondamentale dans la lutte contre les changements climatiques, ces chercheurs novateurs veillent à ce que les forêts canadiennes soient résistantes aux changements.

Sources et renseignements

Cet article est tiré du rapport annuel 2020 de l'état des forêts au Canada. Téléchargez la version PDF de notre base de données des publications.

Table des matières — Rapport sur l'état des forêts au Canada

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