Morphologie et cycle de la plante

Morphologie et cycle de la plante

OBJET ET CADRE DU TRAVAIL PRESENTE

La canne à sucre, Saccharum spp., est cultivée pour sa richesse en sucre dans de nombreux pays des zones tropicales et subtropicales. Les variétés cultivées, hautement polyploïdes et aneuploïdes, sont des hybrides interspécifiques principalement issus de croisements entre une espèce domestiquée à forte teneur en sucre, S. officinarum, et une espèce sahttps://chatpfe.com/?s=cultiv%C3%A9es%2Cuvage, S. spontaneum. La complexité génétique de la canne à sucre rend l’amélioration des caractères d’intérêt agronomique particulièrement difficile. Les progrès récents de la connaissance du génome de la canne, réalisés grâce aux marqueurs moléculaires, ouvrent de nouvelles perspectives quant à leur utilisation dans les programmes d’amélioration et l’étude du déterminisme génétique des caractères sélectionnés. Les premiers travaux de marquage de facteurs de résistance aux maladies ont porté sur la rouille. Cette maladie, causée par le champignon Puccinia melanocephala, est répandue sur tous les continents. Un facteur majeur de résistance a été identifié lors de l’analyse du déterminisme génétique de la résistance chez le cultivar de canne à sucre R570 (Daugrois et al., 1996). Ce cultivar a été développé à la Réunion et est utilisé comme géniteur dans de nombreux programmes de sélection. Chez la canne à sucre, très peu de cas de caractères à hérédité Mendélienne ont été documentés et, à ce jour, ce facteur de résistance apporte le premier exemple de gène majeur de résistance à une maladie identifié chez cette plante. La région génomique qui porte la résistance a été localisée sur la carte génétique de R570 (Grivet et al., 1996) à 7 cM environ d’un marqueur RFLP. Les outils moléculaires et cellulaires sont disponibles pour entreprendre le clonage de ce segment par marche chromosomique. En effet, une banque BAC (Bacterial Artificial Chromosome) a été développée à partir du cultivar R570 et la transformation génétique de la canne, déjà appliquée à différents cultivars, est fonctionnelle. Mon travail de thèse s’inscrit dans le cadre d’une approche globale de la résistance à la rouille chez la canne à sucre : caractérisation de l’étendue d’action du facteur génétique identifié, marquage fin puis clonage du ou des gènes de résistance, recherche et caractérisation d’autres sources de résistance. Il comprend trois volets : tester (i) l’action du facteur de résistance à la rouille identifié chez R570 vis-à-vis de différents isolats de P. melanocephala et (ii) l’existence d’autres facteurs génétiques impliqués dans la résistance aux différents isolats chez R570. – établir une carte génétique précise de la région porteuse de la résistance au travers de deux approches, l’une basée sur la conservation de la synténie entre les Poacées et l’autre sur l’analyse de ségrégation en mélange. – tester l’identité des locus impliqués dans la résistance à la rouille chez différents cultivars à l’aide de marqueurs liés au facteur de résistance chez R570, identifiés à l’étape précédente. Le chapitre d’introduction reprend plusieurs éléments de bibliographie nécessaires à la compréhension de l’ensemble du travail qui sera exposé. Tout d’abord nous aborderons quelques généralités, concernant la canne à sucre et son amélioration variétale, qui nous permettront de mieux connaître le matériel végétal utilisé et d’en préciser la structure génétique. Le travail de marquage fin fait appel à une stratégie de cartographie génétique particulière utilisée chez les polyploïdes. Nous la décrirons en ayant défini, au préalable, les différents types de ploïdie et d’appariement chromosomique à la méiose ainsi que leurs conséquences sur les ratio ségrégations. Nous examinerons les différents travaux de cartographie génétique chez la canne à sucre avec une description plus détaillée de la carte du cultivar R570 qui servira de support au travail de marquage fin. Nous nous intéresserons ensuite à l’agent pathogène de la rouille de la canne à sucre. La caractérisation de l’étendue d’action du facteur de résistance, identifié chez R570, nécessite une certaine connaissance de la biologie de l’agent pathogène afin de fixer les paramètres expérimentaux. Nous verrons quels sont les symptômes de la maladie, son mode de transmission et les facteurs qui influencent son développement. Nous détaillerons également quelques études concernant les races du pathogène et les moyens de lutte utilisés. Enfin, nous aborderons les différents types de résistance rencontrés chez les végétaux afin de pouvoir situer le cas étudié par rapport aux résistances décrites. Nous évoquerons également la cartographie des gènes de résistance chez différentes espèces et les principaux résultats obtenus quant au clonage des gènes de résistance chez les végétaux.

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Table des matières

I. INTRODUCTION
A. Objet et cadre du travail présenté
B. La canne sucre
B.l. Généralités
B. 1.1. Répartition géographique
B .l.2. Taxonomie
B. 1.3. Morphologie et cycle de la plante
B.2. Amélioration variétale
B.2.1. Des variétés nobles aux hybrides interspécifiques
B.2.2. Croisements et schémas de sélection
B.2.3. Cytogénétique
B.3. Cartographie génétique de la canne à sucre
B.3.1. Quelques éléments de cartographie chez les polyploïdes
Ratio de ségrégation chez les polyploïdes
Détection de liaisons entre marqueurs simplex
B.3.2. La cartographie génétique de la canne à sucre
C. La rouille de la canne à sucre
C. 1. Caractéristiques générales des rouilles
C.2. Puccinia melanocephala
C.2.1. Historique et distribution
C.2.2. Impact sur le rendement
C.2.3. Symptômes et transmission de la maladie
C.2.4. Facteurs qui influencent le développement de la maladie
C.2.5. Races
C.2.6. Méthode de lutte contre la rouille
D. Les gènes de résistance aux agents pathogènes chez les végétaux
D. 1. Les interactions hôte-pathogène
D. 1.1. Résistance verticale et virulence
D. 1.2. Résistance horizontale et agressivité
D.1.3. Durabilité de la résistance
D.2. Organisation des gènes de résistance chez les végétaux
D.2.1. Répartition des gènes de résistance dans le génome
D.2.2. Comparaison entre génomes de différentes espèces
D.3. Caractérisation moléculaire des gènes de résistance
D.3.1. Clonage de gène de résistance
D.3.2 Structure et fonction des protéines codées par les
gènes de résistance intervenant dans les interactions gène-à-gène
II. ETENDUE D’ACTION DU GENE DE RESISTANCE A ROUILLE
IDENTIFIE CHEZ R570
ARTICLE 1 Abstract / Résumé
Introduction
Materials and Methods
Results and Discussion
Synthèse des principaux résultats obtenus
III. RECHERCHE DE MARQUEURS PROCHES ENCADRANT LE GENE MAJEUR DE RESISTANCE A LA ROUILLE CHEZ LA CANNE A SUCRE
A. Exploitation de la syntonie entre les Poacées
A .l. Cartographie comparée entre la canne à sucre, le sorgho, le maïs et le riz
A.2. Exploitation de la synténie entre les Poacées pour
rechercher des marqueurs proches du gène de résistance à la rouille
ARTICLE 2 Abstract / Résumé
Introduction
Materials and Methods
Results
Discussion
Complément d’information
B. Analyse de ségrégation en mélange au moyen de marqueurs
B. 1. Matériel et Méthode
B. 1.1. Matériel végétal
B. 1.2. Evaluation de la résistance à la rouille
B. 1.3.Protocole AFLP
B 1.14. Hybridation Southern
B. 1.5. Cartographie des marqueurs potentiellement liés
au gène ciblé
B.2. Résultats et Discussion
C. Cartographie comparée entre le sorgho, le riz et la canne à sucre
dans la région située au dessus du gène de résistance chez R5
C. 1. Matériel et Méthode
C. 1.1. Matériel végétal
C.l .2. Clonage d’un marqueur AFLP puis identification
et sous-clonage de clones BAC contenant ce marqueur
C. 1.3. Hybridation Southern sur la canne à sucre et sur le sorgho
C.2. Résultats et Discussion
D. Conclusion
IV RECHERCHE D’UN DESEQUILIBRE DE LIAISON ENTRE LA RESISTANCE A LA ROUILLE ET LES MARQUEURS PROCHES DU GENE MAJEUR DE RESISTANCE IDENTIFIE CHEZ
A. Introduction
A. 1. Le déséquilibre de liaison
A.2. Le cas des cultivars modernes de canne à sucre
B. Matériel et Méthode
B.l. Matériel végétal
B.2. Evaluation de la résistance à la rouille
C. Résultats et Discussion
C. 1. Caractérisation de l’haplotype porteur de la résistance à la
rouille chez SP82-3349
C.2. Analyse des cultivars mauriciens
V DISCUSSION GENERALE ET PERSPECTIVES
Références bibliographiques

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