Biotechnologies

Biotechnology Oil palm biotechnology: progress and prospects

Cirad-CP, TA80/PSIII, bd de la Lironde, 34398 Montpellier Cedex 05, France

Abstract

Today, a range of biotechnological approaches, from somatic embryogenesis to biomolecular research, play an increasingly important role in breeding strategies for oil palm (Elaeis guineensis Jacq.). Clonal micropropagation. Methods of cloning by in vitro culture led to the development of a micropropagation technique for oil palm based on somatic embryogenesis which was tested at the pilot stage on elite genotypes, thus enabling the production of high oil yielding clones. This phase allowed the identification of limiting factors associated with scaling-up, with respect in particular to the scale of mass production required to meet the needs of planters and to the problem of ensuring genetic fidelity in the regenerated plant material. These two concerns led researchers to look further into the underlying physiological and/or molecular mechanisms involved in somatic embryogenesis and the somaclonal variation events induced by the in vitro cloning procedure. Structural and functional genomics. Marker-assisted breeding in oil palm is a long-term multi-stage project including: molecular analysis of genetic diversity in both E. guineensis and E. oleifera germplasms; large scale development of PCR-based microsatellite markers; and parallel development of three genome mapping and QTL detection projects studying key agronomic characters. Post-genomics. In order to tackle the problem of the mantled flowering abnormality, which is induced during the micropropagation process, studies of gene expression have been carried out in tissue cultures as a means of establishing an early clonal conformity testing procedure. It is important to assess what kind of methodology is the most appropriate for clonal conformity testing by comparing RNA, protein and DNA (PCR) based approaches. Parallel studies on genomic DNA methylation changes induced by tissue culture suggest that the latter may play an important role in the determination of the mantled abnormality.

Résumé

Les stratégies d’amélioration génétique du palmier à huile (Elaeis guineensis Jacq.) font désormais appel à tout un ensemble d’approches biotechnologiques, allant de l’embryogenèse somatique à la biologie moléculaire. Micropropagation clonale. Les méthodes de clonage par culture in vitro ont conduit au développement d’une technique de micropropagation qui a été testée à l’échelle pilote sur des génotypes d’élite, permettant ainsi la production de clones hautement producteurs en huile. Cette phase a révélé un certain nombre de facteurs limitants liés au changement d’échelle, en particulier les productivités nécessaires pour satisfaire la demande des planteurs et la fidélité génétique du matériel végétal régénéré. Ces deux problèmes ont conduit les chercheurs à analyser les mécanismes physiologiques et/ou moléculaires impliqués dans l’embryogenèse somatique et les variations somaclonales induites par le clonage in vitro. Génomique structurale et fonctionnelle. La sélection assistée par marqueurs constitue, pour le palmier à huile, un projet à long terme, articulé sur plusieurs phases : l’analyse moléculaire de la diversité génétique dans le germplasm d’ E. guineensis et d’ E. oleifera; le développement à grande échelle par PCR de marqueurs microsatellites, et le développement en parallèle de trois projets de cartographie génétique et de détection de QTLs s’adressant à des caractères agronomiques majeurs. Post-génomique. Afin de comprendre le phénomène d’anomalie florale « mantled », induite au cours du procédé de micropropagation, des études sur l’expression du génome ont été menées sur des cultures de tissus, dans le but de mettre au point un test de conformité précoce. Il importe d’évaluer quelle méthodologie est la plus adéquate pour ce test, en comparant des approches basées sur l’analyse des ARN, des protéines ou de l’ADN (PCR). Les recherches menées en parallèle sur les changements de niveaux de méthylation de l’ADN génomique induits par culture in vitro suggèrent une implication décisive de ce phénomène dans le déterminisme de l’anomalie « mantled ».