caractérisation phénotypique et moléculaire de la ... · 8286 187 284 2453 7436 7993 112 1011...
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Caractérisation phénotypique et moléculaire de la collection
nationale de ressources génétiques de blé tendre
François BALFOURIER
INRA , UMR Génétique Diversité et Ecophysiologie des Céréales
Clermont-Ferrand , France
Séminaire scientifique CTPS – Contrat de branche Semences - 14/03/2013 - Paris
Triticum
Avena
Secale Triticosecale
Hordeum
6 550 orges
Centre de Ressources Génétiques céréales à paille
INRA Clermont-Ferrand
Total accessions conservées≈ 25 000 accessions
12 000 blés tendres
2 800 blés durs
100 seigles
1200 avoines
1200 triticales
+ Espèces sauvages et
apparentées aux blés
( 450 Aegilops sp.)
Séminaire scientifique CTPS – Contrat de branche Semences - 14/03/2013 - Paris
Collection Nationale « blé tendre »
Lignés de sélection
56%
variétiés anciennes
23%
variétés modernes
21%
Statut
hiver 72%
printemps 6%
alternatif 3%
undéterminé 19%
Type de développement
1782 accessions françaises
Séminaire scientifique CTPS – Contrat de branche Semences - 14/03/2013 - Paris
Caractérisation agronomique et moléculaire de la collection nationale blé tendre
(Contrat de branche Semences 2009-2011)
WP1: évaluation au champ de la collection (12 partenaires de l’UFS)
WP2: caractérisation moléculaire des 1782 accessions (INRA Clermont-Ferrand)
WP3: analyse des données
Séminaire scientifique CTPS – Contrat de branche Semences - 14/03/2013 - Paris
Réseau UFS d’évaluation des ressources
génétiques blé tendre
12 lieux - 600 acc. / année - 3 ans
10 traits
Précocité d’épiaison
Hauteur
Densité de l’épi
Verse
Présence de barbes
Sensibilité aux maladies
Rouille jaune
Rouille brune
Septoriose
Fusariose
Oidium
Séminaire scientifique CTPS – Contrat de branche Semences - 14/03/2013 - Paris
Trait Source SM F P
Epiaison
Genotype 41274.9 3.94975 0.000169
Year 255798.9 24.47833 0.000002
GxY 2979.6 0.28513 0.998658
Hauteur
Genotype 1063.917 25.42666 0.000000
Year 1592.439 38.05786 0.000000
GxY 58.174 1.39031 0.146192
Densité de
l’épi
Genotype 0.88769 0.19909 0.993448
Year 47.67568 10.69266 0.001746
GxY 0.39118 0.08773 1.000000
Verse
Genotype 11.1138 2.50275 0.013929
Year 192.5333 43.35701 0.000000
GxY 2.3306 0.52482 0.943565
ANOVA sur les témoins
effet année toujours hautement significatif
Effet génotype plus faible que l’effet année
interaction GxE non significative
-> effet année corrigé par % de la moyenne des témoins
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Exemples de distribution de
caractères
Epiaison
76 80 84 88 92 95 99 103 107 111 115 119 123 127 131 135
Epiaison (% Temoins)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
No
mb
re d
'ob
s.
Epiaison globale : N = 1778; Moy = 103,22; Max = 135; min = 76
Lignées de sélection : N = 1007; Moy = 100,37; Max = 131; Min = 76
Variétés Modernes : N = 356; Moy = 101,50; Max = 128; min = 77
Variétés Anciennes : N = 415; Moy = 111,60; Max = 135; Min = 80
Hauteur
57 66 76 85 94 104 113 123 132 142 151 161 170 180 189 199
Hauteur (% Temoins)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
No
mb
re d
'ob
s.
Hauteur globale : N = 1632; Moy = 127,08; Max = 199; Min = 57
Lignées de sélection : N = 913; Moy = 115,42; Max = 186; Min = 57
Variétés Modernes : N = 313; Moy = 122,17; Max = 182; Min = 72
Variétés Anciennes : N = 406; Moy = 157,07; Max = 199; Min = 66
Date d’épiaison Hauteur de plante
Collection entière Lignées de sélection Variétés modernes Varietés anciennes
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Epiaison moyenne des témoins= 1450°j Hauteur moyenne des témoins = 80 cm
Sensibilité aux maladies fongiques
Absence d’observation dans certains lieux Fortes correlations entre différents lieux la même année -> analyse comparative , année par année, pour la sensibilité aux maladies -> construction d’un index empirique de résistance pour chaque maladie -> établissement d’un panel généraliste de 190 accessions présentant un bon niveau de résistance générale pour
rouilles jaunes et brunes, septoiriose, fusariose et oidium -> établissement de 5 panels spécialisés pour chaque maladie Total de 452 accessions sélectionnées
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Panel généraliste de 190 blés
français résistants aux maladies Nuage de Points de Hauteur en fonction de Epiaison
36
108
360
362 1966
2526
3075
3354
60057295
7296
7302
8357
8401
84758476
8685
9007
1373322888
1952
23493356
4485
5567
6017
8496
8746
879624590
7307
5813
4935
439
476
7835
6141
410
5977
6914
7963
29
33
303
5646
8284
2
1964
2728
420
594
1787
6995
8286
187 2842453
7436
7993
11210111538
415
593
2370
6329
6286
7387
7242
5831 7991
871
879
1471
7819
8287
2247
3727
7247
350
768
3847
5435
6078
6869
6907
7267
7340
7355
7969
8017
8034
8288
1434
1995
2772
3709
3715
3863
4498
5609
6320
7298
7328
8479
8484
8620
88578888
13444
22890
22932
23822
5784
13775
762
2533
4870
531270238982
4514
8901
4105
6900
8688
3067
4119
5632
7373
7955
8399
1693
6185
7817
91076321
823
2503
8380
1935
8491
5772
72687865934
2554
3097
13730
8388
233
6899
644714
2070
8969
7385
6484
8604
60197050
2540
1861076
1620
1779
1946
2240
3904
5237
528457416361
6839
7485
7978
13437
864
1439
1789
2490
2502
2821
3841
4395
4642
7245
72797967
13723
RECITALORVENTIS
TOISONDOR
AUGUSTE
RITAK
APACHEPREMIOCAPHORNSANKARAAUBUSSON
BERMUDE
1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900
Epiaison (Degrés jours)
40
60
80
100
120
140
160
Ha
ute
ur
(cm
)
36
108
360
362 1966
2526
3075
3354
60057295
7296
7302
8357
8401
84758476
8685
9007
1373322888
1952
23493356
4485
5567
6017
8496
8746
879624590
7307
5813
4935
439
476
7835
6141
410
5977
6914
7963
29
33
303
5646
8284
2
1964
2728
420
594
1787
6995
8286
187 2842453
7436
7993
11210111538
415
593
2370
6329
6286
7387
7242
5831 7991
871
879
1471
7819
8287
2247
3727
7247
350
768
3847
5435
6078
6869
6907
7267
7340
7355
7969
8017
8034
8288
1434
1995
2772
3709
3715
3863
4498
5609
6320
7298
7328
8479
8484
8620
88578888
13444
22890
22932
23822
5784
13775
762
2533
4870
531270238982
4514
8901
4105
6900
8688
3067
4119
5632
7373
7955
8399
1693
6185
7817
91076321
823
2503
8380
1935
8491
5772
72687865934
2554
3097
13730
8388
233
6899
644714
2070
8969
7385
6484
8604
60197050
2540
1861076
1620
1779
1946
2240
3904
5237
528457416361
6839
7485
7978
13437
864
1439
1789
2490
2502
2821
3841
4395
4642
7245
72797967
13723
RECITALORVENTIS
TOISONDOR
AUGUSTE
RITAK
APACHEPREMIOCAPHORNSANKARAAUBUSSON
BERMUDE
Epiaison:Hauteur: r = 0,4629; p = 0.0000; r² = 0,2143
Hauteur plante(cm)
Précocité d’épiaison (degré/jour)
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Evaluation moléculaire de la diversité (plateforme Gentyane de génotypage haut-débit)
gwm 099
gwm 135
gwm 011
gwm 413 gwm 337
gwm 642
gwm 372
gwm 312
gwm 257
gwm 120
gwm 261
gwm 539
gwm 002
gwm 480
gwm 566
gwm 341
gwm 664
cfd 071
gwm 610
gwm 149
gwm 251
cfd 084
gwm 415
gwm 186
gwm 234
gwm 408
gwm 190
gwm 272
gwm 427
gwm 626
gwm 219
gwm 469
gwm 325
gwm 260
gwm 046
gwm 400
gwm 044
gwm 437
1A 1B 1D 2A 2B 2D 3A 3B 3D
4A 4B 4D 5A 5B 5D 6A 6B 6D
7A 7B 7D
gwm 285
cfd 071
gwm 334
gwm 233 42 locus microsattelites (1 par bras de
chromosome), génotypés sur l’ensemble de la
collection
• Analyse de la diversité
• Structure de la collection
• Analyses d’association Séminaire scientifique CTPS – Contrat de branche Semences - 14/03/2013 - Paris
Diversité génétique globale dans
la collection nationale blé tendre Large diversité intra populationnelle • Nbr alleles/ locus varie de 4 to 53 • Indice de Nei variant de 0,26 to 0,85
0.6226
0.7054
0.6513
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
A B D
H
Indice de Nei par groupe d’homéologie : Pas de différence significative entre A, B et D
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
66 80 91 70 88 77 107 42
Landraces 1785-
1929
1930-
1944
1945-
1959
1960-
1969
1970-
1979
1980-
1989
1990-
2000
Date d'inscription
Nb
d'a
llè
le
gpe A
gpe B
Gpe D
Evolution significative du nombre d’ allèles entre landraces et variétiés
en relation avec la période d’inscription
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Structuration de la diversité dans la
collection • Forte structuration temporelle liée à la période d’inscription au catalogue • Absence ou faible structuration liée au sélectionneur d’origine
Arbre de classification entre groupe d’accessions de même période d’inscription
1970_1979
1980_1989
1990_2000
1960_1969
1785_1929
1945_1959
1930_1944
Landraces
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Arbre de classification Neighbor-Joining des 1783 accessions la collection nationale blé tendre basé sur 42 marqueurs microsatellites
256 acc. (lignées INRA )
165 acc. (INRA Dijon, lignées dérivées de cv. Etoile de Choisy)
386 acc. (Landraces + lignées exotiques)
414 acc. (lignées croisées par Ae. Ventricosa + variétés modernes dérivées de cv. Capelle Desprez) 217 acc. ( variétés modernes)
336 acc. (varétés anciennes et modernes issues du programme Vilmorin )
Structuration de la diversité moléculaire de la
collection nationale blé tendre
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Associations entre traits and marqueurs Détection d’un total de 130 associations significatives (p<0.001)
Boîtes à Moustaches Catég. : Epiaison%
Moyenne
Moyenne±Erreur-Type
Moyenne±1,96*Erreur-Type
146
148
150
152
160
169
171
173
175
177
179
181
183
185
187
189
193
195
197
199
201
203
gwm408
80
90
100
110
120
130
140
Epia
ison%
Box-plots de la date d’épiaison (en % témoins) , selon les différents allèles observés au locus Xgwm408 , proche du gène Vrn1-B sur le chromosome 5B
Précocité d’épiaison (% témoins)
allèle 177 (précoce)
allèle 201 (tardif )
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Système d’Information
sur les REssources Génétiques végétALes
http://urgi.versailles.inra.fr/siregal/siregal/welcome.do
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http://urgi.versailles.inra.fr/siregal/siregal/welcome.do
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• Description exhaustive de la collection nationale blé tendre dans un réseau collaboratif INRA-UFS
• Large diversité, tant agro-morphologique que moléculaire, utilisable dans les programmes d’amélioration variétales
• Identification de groupes d’accessions spécialisés, destinés à la sélection pour la résistance aux principales maladies fongiques
• Analyses de diversité et de structuration génétique de la collection permettant des premières approches de génétiques d’association à poursuivre dans l’avenir…
• Une collection nationale de blé tendre aujourd’hui déclarée à la FAO en tant que contribution française à l’ International Treaty on Plant genetic Resources for Food and Agriculture
• Intégration des données d’évaluation en cours sur SIREGAL et les bases européennes, permettant une valorisation accrue de la diversité génétique dans les programmes d’amélioration du blé tendre
Conclusions et perspectives
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Remerciements
• UFS cereal section
– E. Margalé (Serasem)
– F. Minard (RAGT)
– J. Auzanneau (Agri-Obtentions)
– P. Giraudeau (Secobra)
– S. Dutriez (Caussade Semences)
– S. Sunderwirth (Momont)
– B. Duperrier (Limagrain- Verneuil)
– V. Lein (Staaten Union)
– J.M Delahaye (Lemaire Deffontaines)
– S. Regnault (Unisigma)
– P. Lonnet (Florimond Desprez)
– S. Caiveau (Syngenta)
• INRA GDEC Clermont-Fd
– A. Didier (gestionnaire CRG)
– L. Bardy (multiplication, distribution des semences)
– M. Deloche (animation réseau)
– E. Boulat (CDD sur projet)
– F. Exbrayat (genotypage)
– N. Guilhot (bioinformatique)
– C. Poncet (plateforme genotypage
• INRA URGI Versailles
– S. Durand (Siregal)
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