Soutenance mémoire
L’espèce cultivée : Hevea brasiliensis
Cartographie de QTLs de résistance
A cette fin, une cartographie de QTLs de résistance a été menée à partir d’une population en ségrégation de 35 1 individus issus du croisement entre MDF 1 80 et le parent sensible PB260.
Une carte génétique a tout d’abord été établie sur l’ensemble de ces 35 1 descendants avec des marqueurs SSR. Ce sont au total 1 46 marqueurs microsatellites qui ont pu ainsi être cartographiés chez le clone MDF 1 80, définissant 20 groupes de liaison, pour 18 attendus. Une partie de ces descendants a par ailleurs été évaluée pour sa résistance au SALB à la suite d’inoculations en conditions artificielles ou bien d’infestations naturelles en plantation. Les histogrammes de distribution obtenus en conditions naturelles d’infestation pour les caractères DS et TR sont nettement bimodaux, ce qui suggère l’implication d’un gène majeur provenant du parent résistant.
Ce type de distribution bimodale a déjà été signalé pour la résistance du peuplier hybride Populus deltoïdes x P. trïchocarpa à la rouille Melampsora larïcï-populina où l’hypothèse a été émise que cette résistance correspondait à l’effet d’un gène majeur associé aux effets de gènes mineurs (Dowkiw et al. 2003). Cette hypothèse a par la suite pu être vérifiée par cartographie de QTLs pour la composante « taille des urédinies » sur une descendance en ségrégation (Jorge et al. 2005). Le même type de distribution a été observé pour la résistance de l’hybride P. deltoïdes x P. trïchocarpa à une autre rouille, Melampsora medusae f.sp. deltoidae (Newcombe et al. 1 996; N ewcombe 1 998).
L’analyse conjointe sur l’ensemble de la population en ségrégation des génotypes individuels et des phénotypes de résistance a permis la mise en évidence de 2 régions du génome comportant des gènes majeurs de résistance ainsi que 4 QTLs à effet réduit sur la résistance.
Un des gènes majeurs est situé sur le groupe de liaison g13 dans la région du gène majeur déjà détecté chez le clone R038, hérité de son parent H. benthamïana F4542 (Lespinasse et al 2000b ). La faible densité en marqueurs dans cette région ne permet pas de savoir si ce gène et le QTL identifié également chez MDF 1 80 pour la résistance après inoculation par la souche CB 101 constituent un seul et même locus de résistance ou s’il s’agit de locus différents. La faible densité de la carte ne permet pas non plus de savoir si ce gène majeur identifié chez MDF180 est le même que celui présent chez R038, ou s’il s’agit de 2 gènes de résistance localisés dans la même région (« cluster » de résistance). En tout état de cause, il est possible d’affirmer que si le même gène majeur est impliqué dans la résistance des clones R038 et MDF 1 80, alors il s’agit nécessairement de 2 formes alléliques différentes d’un même gène. En effet, le test des souches FTP39 et CMB23.1 sur gamme hôte (Tableau 3. 1 .) indique clairement une résistance différentielle des 2 clones concernés : TR de 6 pour R038 soit très forte sensibilité de ce clone à ces 2 souches, et TR de 3 pour MDF180 soit une résistance partielle forte. Considérant l’important l’effet du gène majeur M13 _1 bn chez R038 et celui tout aussi important du gène majeur situé dans la même région chez MDF 1 80, on peut raisonnablement émettre l’hypothèse que si le même allèle au même gène était impliqué dans la résistance de ces deux cultivars, alors leur réaction à l’inoculation par les deux souches mentionnées ci-dessus serait identique ou pour le moins très voisine. Etant donné que ce n’est pas le cas, l’hypothèse minimale qui peut rendre compte des résultats observés est qu’il s’agit du même gène mais avec deux formes alléliques différentes. L’hypothèse alternative est que nous sommes en présence de deux gènes distincts de résistance et physiquement proches.
L’autre gène majeur de résistance, que nous avons appelé M15md, est à l’origine des distributions bimodales des caractères DS et TR en plantation. Il prend d’ailleurs pour ces deux composantes de la résistance des valeurs de LOD très élevées, supérieures à 90. De telles valeurs rappellent à nouveau les résultats obtenus dans la résistance du peuplier hybride à M larici-populina (Jorge et al. 2005).
L’importance relative des différents locus de résistance en fonction de l’origine de l’inoculum n’est pas encore totalement élucidée. Dans le Tableau 3 .5, il apparaît clairement qu’en conditions contrôlées d’inoculation le gène majeur en g13 est plus efficace dans l’expression de la résistance aux 2 souches de Bahia, quelque soit le paramètre considéré (TR ou DIL).
L’inverse est observé pour la seule souche guyanaise : le gène majeur en gl5 est plus efficace que celui en gl3 pour les 2 paramètres TR et DIL. Cette indication de meilleure efficacité du gène majeur en g15 que celui en g13 pour les isolats provenant de Guyane est renforcée par les observations réalisées à Combi en conditions naturelles d’infestation : M15md y est très efficace, alors que le gène majeur en g13 ne l’est pas du tout. Pour que ce tableau soit complet, il manque évidemment les observations en conditions naturelles d’infestation dans l’état de Bahia. Seule une expérimentation de ce type pourra confirmer si la meilleure efficacité du gène en g13 observée en conditions contrôlées pour la résistance aux isolats de Bahia est confirmée également pour le paramètre TR en infestation naturelle. Cette expérimentation est prévue dans le cadre du projet « GENESALB » mentionné dans l’introduction de ce chapitre. Il est également important de savoir lequel des 2 gènes contrôle la densité de stromas pour les isolats originaires de Bahia et si d’autres QTLs n’interviennent pas dans le contrôle de ce paramètre. En effet, une précédente étude réalisée en infestation naturelle en Guyane sur une population en ségrégation issue du croisement PB260 x R038 a permis de montrer l’efficacité d’un QTL sur le groupe de liaison g14 qui n’avait jamais été identifié jusqu’alors en conditions contrôlées d’inoculation (Le Guen et al 2003; voir également chapitre 2 du présent document). On peut donc supposer que la densité de stromas pour les isolats de Bahia est contrôlée par le gène majeur en gl3, comme pour les autres paramètres caractérisant la résistance à ces isolats, mais il est également possible que ce caractère soit contrôlé par le gène majeur en gl5, voire par un autre gène ou QTL non encore identifié à ce jour.
Universalité des locus identifiés
Les tests de résistance menés jusqu’à présent sur la descendance du croisement PB260 x M DF180 n’ont porté que sur des isolats provenant soit de l’état de Bahia au Brésil, soit de Combi en Guyane. L’aire géographique de plantation du clone M DF 1 80 est encore assez peu étendue. La seule autre localisation où ce clone a pour le moment été observé attentivement est la Plantation Edouard Michelin, dans le Mato Grosso, où son comportement est en tout point semblable à celui observé à Bahia et en Guyane : résistance partielle de haut niveau, émission réduite de conidiospores, absence de téléomorphe. Depuis 2005, le clone MDF180 est également systématiquement incorporé comme témoin résistant dans un réseau expérimental d’essais clonaux en diverses localités du Brésil (états de Bahia, du Mato Grosso, de l’Espirito Santo, de l’Amazonas, de l’Acre), ainsi qu’en Equateur, Colombie et Guatemala, dans des régions à pression modérée à forte du SALB (Rivano communication personnelle). Il sera ainsi bientôt possible de savoir si la résistance de MDF 1 80, considérée comme durable dans une région à forte pression de SALB et grande diversité de l’inoculum naturel, conserve ces caractéristiques dans d’autres régions d’Amérique Latine où M ulei est également présent de façon endémique.
Par ailleurs, une étude de la diversité génétique de M ulei au moyen de marqueurs microsatellites est en phase de démarrage (stage post-doctoral de B. Barrès, Cirad). Lorsque l’on aura des informations sur la structuration de cette diversité, il sera possible de réaliser des tests avec des isolats génétiquement éloignés de ceux utilisés jusqu’à présent et d’observer ainsi l’étendue de l’efficacité des locus et QTLs de résistance identifiés..
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Table des matières
Chapitre 1 : Introduction
1.1. L’espèce cultivée: Hevea brasiliensis
1.1.1. Généralités
1.1.2. La production de caoutchouc
1.1.3. L’amélioration génétique de l’hévéa
1.2. Le pathogène : Microcyclus ulei
1.3. La propagation des maladies cryptogamiques de grandes cultures
Chapitre 2 : Nouveaux résultats concernant le cultivar RO 38
Article 1 : Bypassing of a polygenic Mycrocyclus ulei resistance in rubber tree, analysed by QTL detection
Introduction
Materials and Methods
Results
Discussion
Conclusions et perspectives
Chapitre 3 : Détection de nouveaux facteurs génétiques lies à une résistance durable au SALB chez le cultivar MDF 180
3.1. Article 2 : Long lasting rubber tree resistance to Microcyc/us ulei characterized by reduced conidial emission and absence of teleomorph
Introduction
Material and Methods
Results
Discussion
3.2. Cartographie de facteurs de résistance chez le cultivar MDF 180
3.2.1. Matériel et méthodes
3.2.1.1. Matériel végétal
3 .2.1.2. Souches de M ulei
3.2.1.3. Inoculations en conditions contrôlées
3.2.1.4. Observations de l’essai Combi 16 en conditions naturelles d’infestation
3.2.1.5. Lecture des symptômes
3.2.1.6. Extraction d’ADN
3.2.1.7. Analyse des marqueurs SSR
3.2.1.8. Tri des marqueurs microsatellites
3 .2.1.9. Analyse des données
3.2.2. Résultats
3.2.2.1. Ségrégation des paramètres de résistance
3 .2.2.2. Cartographie génétique de la descendance PB260 x MDF180
3.2.2.3. Cartographie de QTLs de résistance
3.3. Discussion générale chapitre 3
3.3.1. Description d’une nouvelle résistance de l’hévéa au SALB
3.3.2. Cartographie de QTLs de résistance
3.3.3. Universalité des locus identifiés
3.3.4. Adéquation aux modèles d’interaction hôte-pathogène
3.3.4.1. Rappel des principaux concepts
3.3.4.2. Quel modèle pour la résistance de MDF 180?
3.3.5. Applications à la SAM
3.3.6. Génétique d’association
Chapitre 4 : Structuration de la diversité dans les populations sauvages d’Hevea brasiliensis d’Amazonie occidentale
4.1. Article 3 : Genetic structure of Amazonian populations of Hevea brasiliensis assessed by SSR markers, and application to germplasm management
Introduction
Materials and Methods
Results
Discussion
Tables
Figures Il
4.2. Résultats complémentaires ne figurant pas dans l’article
4.3. Discussion
Chapitre 5 : Etendue du déséquilibre de liaison au sein de populations natureUes et application à la détection de facteurs de résistance par étude d’association
5.1. Matériel et méthodes
5 .1.1. Matériel végétal
5.1.2. Extraction d’ADN
5.1.3. Marqueurs rnicrosatellites
5.1.4. Marqueurs SNPs
5.1.5. Analyses statistiques
5.1.6. Phénotypage des accessions
5.2. Résultats
5.2.1. Déséquilibre de liaison entre marqueurs de g2 et g8
5.2.1.1. Déséquilibre de liaison génotypique
5.2.1.2. Réduction du nombre d’allèles
5.2.1.3. Déséquilibre de liaison haplotypique
5.2.2. Déséquilibre de liaison entre marqueurs de gl5
5.2.3. Recherche d’association avec la résistance au SALB
5.2.3.1. Phénotypage en conditions naturelles d’infestation
5.2.3.2. Association marqueurs- paramètres de résistance
5.3. Discussion
5.3.1. Echantillon d’étude
5.3.2. Multiallélisme des microsatellites
5.3.3 . Hétérozygotie des individus échantillonnés
5.3.4. Origine et intensité du déséquilibre de liaison des populations étudiées
5.3.5. Association avec des gènes de résistance au SALB
Chapitre 6 : Conclusion, perspectives
6.1. Rappel de l’ensemble des résultats acquis au cours de la thèse
6.2. Perspectives
6.2.1. A court terme
6.2.2. A long terme
Références bibliographiques
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