Variétés hybrides
L’exemple remarquable d’exploitation de la vigueur hybride par l’utilisation de variétés hybrides F1 concerne le maïs (maize). La production d’une variété hybride de maïs comporte trois étapes : (1) la sélection de plantes supérieures ; (2) l’autofécondation pendant plusieurs générations pour produire une série de lignées consanguines qui, bien que différentes les unes des autres, sont toutes de race pure et très uniformes ; et (3) le croisement des lignées consanguines sélectionnées. Au cours du processus de consanguinité, la vigueur des lignées diminue radicalement, généralement jusqu’à moins de la moitié de celle des variétés pollinisées en plein champ. La vigueur est toutefois rétablie lorsque deux lignées consanguines non apparentées sont croisées, et dans certains cas, les hybrides F1 entre les lignées consanguines sont bien supérieurs aux variétés à pollinisation libre. Une conséquence importante de l’homozygotie des lignées consanguines est que l’hybride entre deux lignées consanguines sera toujours le même. Une fois que les consanguins qui donnent les meilleurs hybrides ont été identifiés, n’importe quelle quantité désirée de semences hybrides peut être produite.
La pollinisation du maïs (maize) se fait par le vent, qui souffle le pollen des glands vers les styles (soies) qui dépassent du sommet des épis. Ainsi, la pollinisation croisée contrôlée à l’échelle d’un champ peut être réalisée de manière économique en interplantant deux ou trois rangées de la semence parentale consanguine avec une rangée de la semence pollinisatrice consanguine et en détachant la première avant qu’elle ne libère son pollen. Dans la pratique, la plupart des maïs hybrides sont produits à partir de « doubles croisements », dans lesquels quatre lignées consanguines sont d’abord croisées par paires (A × B et C × D), puis les deux hybrides F1 sont à nouveau croisés (A × B) × (C × D). La procédure de double croisement présente l’avantage que la semence F1 commerciale est produite sur le croisement simple hautement productif A × B plutôt que sur une lignée consanguine à faible rendement, ce qui réduit le coût des semences. Ces dernières années, la stérilité mâle cytoplasmique, décrite plus haut, a été utilisée pour éliminer le détassage du parent de semence, ce qui permet de réaliser des économies supplémentaires dans la production de semences hybrides.
Une grande partie de la vigueur hybride présentée par les variétés hybrides F1 est perdue à la génération suivante. Par conséquent, les semences des variétés hybrides ne sont pas utilisées comme matériel de plantation, mais l’agriculteur achète de nouvelles semences chaque année auprès des entreprises de semences.
Peut-être qu’aucun autre développement dans les sciences biologiques n’a eu un plus grand impact sur l’augmentation de la quantité de nourriture disponible pour la population mondiale que le développement du maïs hybride (maïs). Les variétés hybrides d’autres cultures, rendues possibles par l’utilisation de la stérilité mâle, ont également connu un succès spectaculaire et il semble probable que l’utilisation des variétés hybrides continuera à se développer à l’avenir.