Farming Systems Agronomy Program
Why Farming Systems Agronomy
The Farming Systems Agronomy (FSA) Program develops and scales locally adapted agronomic solutions that improve agronomic gain, close yield gaps, crop productivity and enhance overall farming-system performance. FSA applies Integrated Soil Fertility Management (ISFM) principles within site-specific contexts, combining evidence from cropping-system design, long-term experiments, seed systems, field data, and advanced modelling including machine learning and AI.
These inputs are translated into localized agronomic recommendations (agro-advisories) that respond to differences in soils, climate, crops, management practices, and farmer circumstances. These recommendations support better farmer decision-making on nutrient management, crop and variety choice, planting, soil health, and cropping systems, helping address the key biophysical and management constraints responsible for yield gaps.
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Working with national agricultural research systems, private-sector actors, NGOs, and digital advisory platforms, FSA validates, delivers, and scales these recommendations through practical use cases. The overall goal is to turn agronomic science and data into actionable farmer-level decisions that increase yields, resource-use efficiency, and overall farming-system productivity.
Portée géographique
Le programme dispose de stations d'élevage en Ouganda, en Tanzanie et au Nigéria qui desservent l'Afrique de l'Est, centrale et de l'Ouest.
Objectifs
- Développer des variétés de bananiers et de bananiers plantains à haut rendement, résistantes aux ravageurs et aux maladies, et privilégiées par le marché.
- Développer des parents d'élite dotés de caractéristiques de qualité pour l'utilisateur final, de résilience climatique et de résistance aux nuisibles et aux maladies afin d'accélérer la création de variétés améliorées.
- Intégrer les technologies de sélection conventionnelles et modernes pour accélérer le taux de gain génétique dans les programmes de sélection des lignées parentales et de développement de produits.
- Améliorer l'engagement multipartite pour optimiser la sélection, la dissémination et l'adoption de variétés supérieures.
Domaines de concentration
solutions d'agroalimentaire évolutives qui améliorent les moyens de subsistance et la sécurité alimentaire.
Développement du matériel génétique, découverte de caractères et déploiement
Dans chaque station de sélection, nous maintenons un ensemble de ressources génétiques pertinentes à la fois pour l'amélioration des parents et pour les produits
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développement. Celui-ci se compose de diploïdes sauvages, de diploïdes améliorés et de tétraploïdes ainsi que de variétés locales provenant du centre international de transit (ITC), de partenaires nationaux et d'autres programmes internationaux d'amélioration des Musa. Des pollinisations croisées de routine sont réalisées pour développer de nouvelles variétés et améliorer les lignées parentales. En parallèle, nous génotypons le matériel germinatif et les populations de sélection pour le contrôle et l'assurance de la qualité (QC/QA) dans le pipeline de sélection et pour générer des marqueurs SNP qui sont utilisés dans des études d'association pangénomique et la cartographie des QTL. Les marqueurs étroitement liés aux caractères sont convertis en tests KASP pour la sélection assistée par marqueurs de routine. Nous avons également développé un panneau de marqueurs à moyenne densité et un pangenome pour faciliter les études de diversité, la découverte de gènes pour l'édition de gènes et la sélection génomique.
Phénotypage
Nous réalisons un phénotypage à la fois en conditions de plein champ (en station, multi-sites et chez les agriculteurs) et en conditions contrôlées (sous abri grillagé et en serre) en utilisant des méthodes bien
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procédures opérationnelles standardisées (SOP) établies et approuvées. Nous mesurons des caractères tels que le rendement, la performance agronomique, la résistance aux ravageurs et aux maladies, ainsi que la qualité, tant dans le germoplasme que chez les hybrides afin de sélectionner des parents supérieurs et de nouvelles variétés. Le phénotypage par imagerie est en cours de développement pour tous les caractères.
Gestion et analyse des données
Nous gérons un programme de sélection entièrement numérisé où les données sont saisies numériquement à l'aide de FieldBook et de BTracT
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et stockées dans MusaBase, ce qui permet un accès facile, une récupération et une traçabilité grâce à un système de codes-barres. Nous avons transféré cela à 3 NARS et prévoyons de le transférer à tous les partenaires NARS du réseau d'amélioration du bananier pour une utilisation dans des essais de vérification multi-sites et à la ferme. Tous nos essais sont établis en utilisant des plans statistiques appropriés grâce à la consultation des équipes de biométrie et de génétique quantitative B4T, et les données générées sont analysées dans des pipelines analytiques approuvés dans Bioflow pour permettre l'estimation du gain génétique et d'autres résultats clés nécessaires à la décision en matière de sélection.
Avancement des produits et sortie de variétés
En collaboration avec les partenaires des SNRA et d'autres parties prenantes, le programme organise une réunion annuelle de promotion des produits
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(PAM) pour sélectionner les parents d'élite et les produits à potentiel prometteur pour la prochaine étape d'évaluation. Des essais de vérification à la ferme et des essais nationaux de performance sont menés conformément aux protocoles harmonisés et aux directives nationales en vue de l'homologation et de la commercialisation.
Systèmes semenciers et distribution
Le programme dispose de laboratoires de culture tissulaire bien établis avec du personnel technique dans toutes les stations de sélection pour multiplier la semence de sélectionneur afin de
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faciliter la dissémination et la distribution de variétés améliorées. Cela est fait en collaboration avec le centre de ressources génétiques et l'unité de santé du matériel génétique de l'IITA pour une distribution mondiale. Le programme d'innovation des systèmes semenciers pour les cultures à propagation végétative en Afrique (PROSSIVA) aide à coordonner les laboratoires privés de culture tissulaire et les entrepreneurs semenciers communautaires formés aux technologies de macro-propagation pour assurer la fourniture de matériel de plantation sain aux agriculteurs. Des socio-économistes sont engagés pour évaluer le taux d'adoption et l'impact socio-économique résultant des nouvelles variétés.
Activités clés
Le programme intègre la sélection axée sur le marché, la génomique avancée et l'innovation numérique pour développer des variétés améliorées de bananiers et de bananiers plantains qui répondent aux besoins des parties prenantes. Grâce à une combinaison de recherches de pointe, d'évaluations rigoureuses sur le terrain et d'outils alimentés par l'IA, il accélère la mise à disposition d'hybrides performants, résilients et adaptés au marché, tout en renforçant les capacités au sein de l'écosystème de sélection.
Conception de sélection axée sur le marché et profilage des produits
Le programme, en collaboration avec ABI-Transform et actuellement Breeding for Tomorrow AoW ENABLE, a mené plusieurs réunions d'équipe de conception de produits spécifiques à chaque pays avec des parties prenantes de toute la chaîne de valeur du bananier et du bananier plantain, et a défini les segments de marché (SM), la population cible d'environnements (PTE) et le profil de produit cible (PPC) afin d'aligner les objectifs d'amélioration variétale sur les exigences du marché. Le PPC définit des propositions de valeur telles qu'un rendement élevé et un risque et des pertes faibles face aux stress biotiques.
Plateformes de génomique avancée et de découverte de caractères
Le programme conduit également la découverte et le déploiement de caractères dans le cadre du pré-élevage en réalisant des analyses GWAS, la cartographie QTL, des analyses de diversité, le caryotypage, le développement de marqueurs QA/QC et de marqueurs à faible densité tels que les KASP pour la sélection assistée par marqueurs (SAM), en tirant parti des outils génomiques et des plateformes de génotypage disponibles.
Pipeline de développement et d'évaluation hybride de bout en bout
Les principales activités du programme comprennent des pollinisations croisées pour générer de nouveaux hybrides qui sont évalués pour leur rendement, leurs performances agronomiques, leur résistance aux ravageurs et aux maladies ainsi que leur qualité, puis sélectionnés et avancés à travers différentes étapes du processus, notamment l'essai d'évaluation précoce (EET), l'essai préliminaire de rendement (PYT), les essais d'évaluation multi-sites (MET), les essais de vérification en ferme (OFVT) et les essais nationaux de performance (NPT). Toutes ces opérations sont numérisées à l'aide d'outils tels que FieldBook et BTracT, et les données sont mises à la disposition de la communauté Musa par le biais de MusaBase.
Recherche fondamentale et systèmes d'innovation en matière d'amélioration des plantes
Le programme participe également à des recherches fondamentales telles que la biologie florale pour améliorer la production de graines et la récupération d'hybrides, à travers des projets tels que le stockage du pollen RTB pour améliorer l'efficacité de la sélection, l'induction de gamètes 2n pour faciliter le croisement diploïde par diploïde afin de générer des variétés triploïdes stériles, et RTBFoodomics pour comprendre les métabolites responsables de la qualité des aliments. Dans toutes ces activités de recherche, le renforcement des capacités est intégré, offrant des opportunités aux étudiants en master et en doctorat.
Phénotypage numérique et efficacité de sélection pilotée par l'IA
Le programme explore également l'utilisation du phénotypage numérique et de modèles d'IA pour améliorer la qualité des données et l'efficacité du phénotypage afin d'accroître la précision des décisions de sélection. Le phénotypage numérique a été développé pour cribler la résistance au charançon à l'aide d'Image J et de modèles d'apprentissage automatique. Cette approche est en cours d'extension au criblage de la fusariose (Foc R1) et de la nécrose due aux nématodes. Nous explorons également l'estimation du poids des régimes à l'aide d'images et de modèles d'apprentissage automatique.
Réalisations
Innovations
Le programme produit des variétés de matooke et de plantain à haut rendement, avec un gain de rendement compris entre 64 et 2 431 TP3T. Nous avons mis au point des marqueurs KASP pour le remplissage des fruits, qui permettent de sélectionner 331 TP3T de génotypes au stade de la pépinière avant la plantation en plein champ. D'autres marqueurs KASP pour des caractères tels que la résistance au charançon et la teneur en provitamine A en sont à des stades avancés de validation. Nous avons mis au point une technologie de macro-multiplication, une technique peu coûteuse et évolutive permettant la multiplication rapide des variétés de bananes et de plantains. Le phénotypage numérique pour la résistance au charançon est pleinement opérationnel en Afrique de l'Est.
CAS D'IMPACT
Tanzanie (hybrides FHIA) : croissance régionale des rendements et des revenus (rendement de +15%, impact de $7M)
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Dans la région de Kagera, le taux d'adoption des hybrides FHIA (48%) a permis d'augmenter la production de bananes de 15%, ce qui représente un bénéfice annuel de US$ 7 millions pour la région. Il est important de noter qu'il a fallu près de 15 ans pour y parvenir.
Côte d’Ivoire (plantain amélioré) : rendement élevé et résistance aux maladies (avantage +64%)
La variété améliorée de plantain mise sur le marché permet d'obtenir des rendements allant jusqu'à 30 t/ha en Côte d'Ivoire. Elle est résistante à la sigatoka noire et tolérante aux nématodes, et présente un avantage en termes de rendement de 64% par rapport à la variété locale Agbagba.
Ouganda (NARITA 17) : Progrès révolutionnaire en matière de rendement (+2 431 TP3T)
La variété NARITA 17/NAROBAN 6, récemment mise sur le marché en Ouganda, présente un gain de rendement de 2 431 TP3T par rapport à la variété locale de référence Mbwazirume. Elle est résistante à la sigatoka noire, au Foc R1, au TR4 et
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nématodes mais également tolérante aux charançons et présente de bonnes qualités gustatives surpassant les variétés précédentes.
Ressources associées
- Hybrides de bananiers plantains tétraploïdes améliorés à haut rendement prometteurs en Afrique de l'Ouest
- Plateforme de génotypage à faible densité KASP
- Variétés améliorées de bananiers plantains pour les basses terres tropicales
- Hybride KABANA 6H/NARITA 7 : Bananier à haut rendement et tolérant aux maladies
- Variétés améliorées de bananiers pour les Hautes Terres d'Afrique
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Partenariats et Collaboration
- Centres du CGIAR : Alliance Bioversity–CIAT ; CIP ; CIMMYT
- Partenaires nationaux de recherche et de vulgarisation (NARES) : NARO (Ouganda); TARI (Tanzanie); KALRO (Kenya); ISABU (Burundi); RAB (Rwanda); INERA (RD Congo); NIHORT (Nigéria); CRI (Ghana); CNRA (Côte d’Ivoire)
- Partenaires du secteur privé : Maua Mazuri (Tanzanie) ; SENAI (Ouganda) ; Royal Plants & Nurseries (Ouganda) ; Agrobiotech (Burundi)
- Instituts de recherche avancée (IRA) : KUL (Belgique) ; MBG (Belgique) ; IEB (République tchèque) ; Salk Institute (États-Unis) ; NCSU (États-Unis) ; BTI–Cornell (États-Unis) ; CIRAD (France) ; RHUL (Royaume-Uni) ; BRIN (Indonésie) ; ICAR-NRCB (Inde) ; CATIE (Costa Rica) ; CATAS (Chine) ; SLU (Suède)
- Universités : Université Makerere (Ouganda) ; NM-AIST (Tanzanie) ; Université de Stellenbosch (Afrique du Sud) ; Université d'Ibadan (Nigéria) ; Université de Kisangani (RDC) ; Université de Dschang (Cameroun)