Production de semences et de plants

Note : Le numéro qui apparaît entre parenthèses correspond à celui de l'activité de diffusion scientifique dont la liste se trouve dans la section Publications de 2010-2011.

• Production de semences
• Embryogenèse somatique
• Production de plants
• Perspectives d'avenir

Le MRNF utilise différentes stratégies pour augmenter la possibilité et la productivité forestières au Québec. Parmi ces stratégies figure la régénération artificielle de nos forêts à l’aide de plants forestiers génétiquement améliorés et de très haute qualité morpho-physiologique. Ces plants destinés au reboisement appartiennent aux principales essences commerciales (épinette noire, épinette blanche, pin gris) ou sont des essences à croissance rapide davantage adaptées à une sylviculture intensive (épinette de Norvège, mélèze hybride, peuplier hybride). Qu’ils soient issus de semences, de boutures ou d’embryons somatiques, ces plants représentent un matériel de qualité génétique élevée. Ils proviennent de la production du réseau provincial des vergers à graines, par pollinisation libre ou par croisements dirigés. Chaque année, plus de 150 millions de plants sont produits dans les 21 pépinières forestières du Québec (6 publiques et 15 privées).

Afin de répondre aux normes québécoises sur l’eau potable en ce qui a trait aux nitrates (NO₃) et aux pesticides (Règlement québécois sur la qualité de l’eau potable), le secteur de la production de plants doit mettre au point des techniques culturales innovantes et respectueuses de l’environnement qui tiennent compte des différents stades de croissance des plants. Ces nouvelles techniques culturales permettent de réduire de façon notable l’utilisation de fertilisants et de pesticides dans les pépinières forestières du Québec. Elles permettent non seulement d’atteindre les normes de qualité des plants en vigueur au Québec, mais aussi de préserver la qualité des eaux souterraines de ces pépinières.

L’amélioration de la compétitivité dans le secteur de la production de plants au Québec passe par l’acquisition de nouvelles connaissances scientifiques solides qui répondent aux besoins sans cesse croissants des acteurs de ce secteur. De plus, le transfert continu des connaissances aux pépiniéristes du Québec et le soutien technique qui en découle figurent parmi les activités prioritaires de l’équipe de production de semences et de plants. Cela permet aux pépiniéristes d’intégrer les dernières innovations techniques au fur et à mesure de leur développement. Par ailleurs, des activités de vulgarisation scientifique (92, 96, 112) contribuent à l’intégration des nouvelles connaissances par les praticiens.

Production de semences

• L’activité de l’eau est une mesure nouvellement appliquée au contrôle de la qualité des semences. Le tandem formé par le Cemagref (unité écosystèmes forestiers de Nogent sur Vernisson [France]) et la DRF est l’instigateur du développement de la méthode et le leader mondial dans le domaine (62, 69).

• Le tout premier atelier technique sous l’égide de l’Association internationale des essais sur les semences (ISTA), consacré à la mesure de l’activité de l’eau, a été organisé par le Cemagref et la DRF. Lors de cet atelier, le Cemagref et la DRF ont présenté de façon conjointe plusieurs facettes des travaux qui ont eu cours depuis 2007 et de leurs applications dans les activités tant de recherche qu’opérationnelles (60, 61, 67, 68, 84).

• La DRF et le Cemagref sont associés dans le cadre d’un projet de coopération scientifique financé par la Commission permanente de coopération franco-québécoise. Ce projet a été retenu comme projet exemplaire de la 62^e biennale de la commission; il a été sélectionné pour être présenté lors de la rencontre bisannuelle de la commission permanente qui s’est tenue à Québec (92). Une mission en France a eu lieu grâce à ce financement et permis la présentation du volet aménagement des vergers à graines du Québec (93).

• Les premiers résultats du projet de recherche sur le développement d’une banque de conservation ex situ de la diversité génétique forestière montrent que l’activité de l’eau est un outil décisionnel très performant pour le contrôle de la qualité de la conservation des semences (70, 85).

Embryogenèse somatique

Les biotechnologies telles que les techniques d’embryogenèse somatique permettent d’obtenir des milliers d’embryons somatiques identiques à partir d’une seule graine, sans manipulation génétique. L’implantation de l’embryogenèse somatique à l’échelle opérationnelle est en cours grâce à une collaboration scientifique et technique intensive entre la DRF, la Direction générale des pépinières et des stations piscicoles (DGPSP) et la pépinière de Saint-Modeste. En 2010-2011, la productivité et l’efficacité de certaines étapes en embryogenèse somatique de l’épinette blanche (EPB) ont été améliorées de façon importante en passant par la culture semi-liquide. De nouvelles approches de production ont été mises au point en vue d’établir différents scénarios de production soit pour les tests de variétés ou pour une production à grande échelle de plants avec l’EPB et le mélèze hybride. Ainsi, il est maintenant possible d’envisager de produire des variétés sélectionnées à partir de familles-élites. L’application de cette technologie offre aux aménagistes forestiers un outil performant pour soutenir l’intensification de la production ligneuse et l’aménagement écosystémique des forêts.

• Pour faire connaître les percées technologiques innovatrices liées au domaine de l’embryogenèse somatique, ainsi que leur mise en application à l’échelle opérationnelle, une activité de transfert de connaissances a été organisée sur la production des variétés d’EPB hautement productives à la pépinière de Saint-Modeste, de même que sur les modalités de leur intégration dans les Aires d’intensification de la production ligneuse (AIPL) (95, 96).
  
  
• La publication du premier article international sur la production de graines par des variétés somatiques d’épinette noire place la DRF à la fine pointe de l’innovation dans ce domaine très concurrentiel qu’est l’embryogenèse somatique (9, 38). Cet article pose les jalons de l’intégration potentielle des variétés somatiques dans la production de semences dans les vergers à graines.

Bouturage

• En matière de bouturage des résineux, les travaux se poursuivent en vue d’intégrer des scénarios de production de boutures prélevées au stade dormant, qui complètent les autres scénarios actuels utilisant des boutures récoltées en croissance. Déjà, toute la production opérationnelle de mélèzes hybrides est faite à partir de boutures dormantes.

Production de plants

• Pour assurer une protection accrue de la qualité des eaux souterraines en pépinières forestières, le système informatisé IRREC a été mis au point à la DRF pour aider les pépiniéristes à mieux gérer l’irrigation de leurs cultures en récipients. Ce logiciel, qui a été conçu sur la plateforme Excel, calcule les besoins en irrigation des plants en récipients produits dans les pépinières forestières du Québec (33, 51).

Fertilisation des plants du dispositif d’irrigation de plants d’épinette blanche 2+0 produits dans le récipient 25-310 à la pépinière de Saint-Modeste en 2010 (Daniel Girard, MRNF)	Les prescriptions d’irrigation pour les trois traitements d’irrigation ont été appliquées à l’aide du système informatique IRREC, conçu et mis au point à la DRF (Claude Bérubé, MRNF)

• Les chercheurs ont également élaboré à une échelle opérationnelle, dans le cadre d’un projet en réseau, des modèles d’estimation des pertes d’éléments minéraux par lessivage selon les régies d’irrigation (28).

• Pour approfondir nos connaissances sur le développement et la croissance des racines des essences résineuses produites en pépinière forestière, selon leurs spécificités, les chercheurs ont démontré que bien que les racines du mélèze laricin mycorhizées naturellement par certains champignons ectomycorhiziens soient noires, elles ne peuvent être considérées comme étant mortes (50). Ainsi, les plants mycorhizés, qui présentent une bonne cohésion des racines, ne seront plus rejetés à cause de la coloration noire ou foncée de leur système racinaire. Cette contribution majeure, qui est déjà intégrée à l’échelle opérationnelle dans les pépinières forestières du Québec, a permis de réajuster les normes et les critères d’évaluation des racines de cette essence.

• Certains travaux ont mis l’accent sur l’optimisation de différentes techniques culturales à une échelle opérationnelle, lesquels permettent de diminuer le rejet des plants à cause de l’insuffisance racinaire, notamment le traitement de jours courts (40), l’irrigation (42) et les propriétés physico-chimiques des substrats (77). D’autres travaux ont démontré que l’origine génétique des semences issues des principaux vergers à graines de l’EPB ne peut pas être considérée comme un facteur déterminant pour expliquer les taux d’insuffisance racinaire extrêmes observés entre les pépinières forestières du Québec (8).

• Les chercheurs de la DRF ont élaboré, à l’échelle opérationnelle, des chartes de tolérance au gel en automne, grâce auxquelles la survie des plants atteint 100 % sans que ceux-ci ne subissent de dommages, et ce, quelle que soit la région écologique. Ces seuils permettront aux pépiniéristes de mieux cibler les périodes où il y a un risque de gel afin de mettre en place des mesures de protection adéquates (41).

Dispositif expérimental installé à la pépinière de Grandes-Piles
pour déterminer les seuils de tolérance au gel des plants en hiver,
en relation avec les extrêmes climatiques, pour prédire l’évolution
de l’état d’endurcissement des plants en pépinière forestière
(pépinière de Grandes-Piles)
(M.S. Lamhamedi, MRNF)

• Afin de contrer les effets négatifs de la végétation de compétition et de stimuler l’extension des racines des plants forestiers après la mise en terre, les chercheurs ont expérimenté une nouvelle technologie de libération lente des fertilisants destinés aux plants forestiers (49, 86). En conditions contrôlées, des godets biodégradables ont permis d’augmenter, de façon importante, la croissance des racines et la concentration foliaire en azote des plants d’épinette blanche.

• Finalement, l’expertise québécoise dans le domaine de la production de plants forestiers est très prisée à l’échelle internationale. À cet égard, certains chercheurs de l’équipe de production de plants et de semences participent à des projets d’échanges d’expertise avec certains centres de recherche reconnus mondialement et à des projets de modernisation des pépinières forestières de pays en développement (1, 31, 64, 76). Ces projets sont financés par des organismes subventionnaires internationaux.

• Depuis plus de 30 ans, les chercheurs assurent un accompagnement et un transfert de connaissances et d’expertise continus destinés à l’ensemble des producteurs de plants forestiers et des centres de semences, de bouturage et d’embryogenèse somatique. Ils formulent des recommandations précises sur plusieurs aspects liés à la qualité des semences et à la culture de plants forestiers en pépinière, ce qui permet d’améliorer constamment la qualité des différents types de plants destinés au reboisement.

Activité d’accompagnement et de transfert de connaissances
et d’expertise auprès des pépinières forestières :
cas de la pépinière de Guyenne en Abitibi (MRNF)

Perspectives d’avenir

Production de semences

• Une collaboration scientifique a été établie avec le Centre de technologie minérale et de plasturgie inc. (CTMP) afin de mettre au point un contenant de conservation des graines plus performant.

• Il est actuellement difficile d’obtenir une population de pieds-mères de mélèze hybride suffisamment homogène en matière de croissance en hauteur et de production de boutures. Un important essai est en cours, avec plusieurs sources génétiques de semences utilisées pour la production opérationnelle, afin d’analyser les effets des régies de culture, ainsi que leur impact sur la croissance et la physiologie des pieds-mères de mélèze hybride.

Essai réalisé en conditions contrôlées pour évaluer les effets
des régies de culture sur la croissance, l'architecture
et la physiologie de plants de mélèze hybride issus
de différentes sources génétiques utilisées pour la production
de pieds-mères pour le bouturage. L'irrigation
et la fertilisation sont rigoureusement contrôlées
pour chaque plant du dispositif. (P. Desjardins, MRNF)

Embryogenèse somatique

• Le défi dans l’avenir en embryogenèse somatique consiste à i) raccourcir la période in vitro sans diminuer les rendements obtenus; ii) élaborer un procédé de sélection et d’automatisation de la récolte d’embryons somatiques afin d’éliminer l’intervention humaine; et iii) déterminer l’identité génétique de chaque variété associée à un code-barres à l’aide d’une méthode standard.

Bouturage

• La poursuite des recherches pour intégrer au mieux les scénarios de bouturage à partir de matériel prélevé au stade dormant ou en croissance permettra de maximiser la qualité des plants obtenus, tout en réduisant les coûts de production et en bénéficiant d’une flexibilité accrue pour la réalisation des opérations.

Production de plants

• On évaluera, à une échelle opérationnelle, la faisabilité technique d’utiliser des balances hydropneumatiques qui, grâce à un système de transmission de données « sans fil », permettent d’évaluer en temps réel la teneur en eau du substrat des cultures en récipients. L’utilisation de ces balances facilitera grandement la prise de décision pour la gestion de l’irrigation de ces cultures, puisqu’elles sont reliées, de façon continue, au système informatique de calcul des besoins en irrigation IRREC utilisé par les pépinières du Québec.

• Le défi en production de plants forestiers au Québec consiste également à trouver des solutions innovantes à la portée des pépiniéristes pour assurer, à l’échelle de la pépinière, une protection accrue des plants contre les extrêmes climatiques hivernaux associés aux changements climatiques. Différentes techniques de protection hivernale seront évaluées comme la fabrication de la neige à l’aide de canons à neige. D’autres travaux, menés en étroite collaboration avec l’Université Laval et le Service canadien des forêts, seront axés sur la compréhension des processus écophysiologiques des plants issus des familles et des vergers à graines d’épinette blanche, en réponse aux interactions entre la température et le gaz carbonique et aux variations qui s’ensuivent (65).

© Gouvernement du Québec, 2010