Analyse d’association pangénomique des teneurs en mucilage et en pellicules des graines de lin (Linum usitatissimum L.).
Citation
Soto-Cerda, B.J., Cloutier, S., Quian, R., Gajardo, H.A., Olivos, M., You, F.M. (2018). Genome-wide association analysis of mucilage and hull content in flax (Linum usitatissimum l.) seeds. International Journal of Molecular Sciences, [online] 19(10), http://dx.doi.org/10.3390/ijms19102870
Résumé en langage clair
La couche externe de la graine de lin comporte une pellicule et du mucilage. Le mucilage, constitué de polysaccharides hétérogènes, est abondant dans le tégument séminal, où il représente jusqu’à 10 % du poids de la graine. Le mucilage et le tégument séminal forment la pellicule qui représente de 37 à 48 % du poids de la graine. Dans le tourteau de graines de lin servi aux bovins et à la volaille, ces deux fractions nuisent à l’absorption des protéines. Cependant, dans l’industrie de l’alimentation humaine, on recherche des graines de lin qui offrent des caractères qualitatifs différents, car l’action des fibres solubles sur le transit intestinal est une qualité fonctionnelle désirable. Pour créer des variétés de lin ciblant des marchés différents, il est essentiel de comprendre les mécanismes du contrôle génétique de la teneur des graines de lin en mucilage et en pellicules afin de pouvoir manipuler indépendamment ces deux caractères et dans les deux sens. Dans la présente étude, nous avons analysé les teneurs en mucilage et en pellicules des graines de 200 lignées de lin. La teneur en mucilage variait de 23 à 103 mg g-1 et celle en pellicules, de 36 à 48 %. La teneur en pellicules du lin à graines jaunes était de 2,7 % inférieure à celle du lin à graines brunes. Nous avons extrait l’ADN de chaque lignée et effectué un séquençage à haut débit. Nous avons analysé les séquences d’ADN et relevé une série de presque 800 000 positions de variantes. Les analyses de corrélation ont révélé que sept et quatre positions situées sur 9 des 15 chromosomes du lin avaient respectivement des incidences sur les teneurs en mucilage et en pellicules des graines. Nous avons localisé près de ces positions plusieurs gènes susceptibles de contrôler les teneurs en mucilage et en pellicules des graines de lin. Cette information de marquage obtenue dans le cadre de la présente étude pourra être utile pour créer de nouveaux cultivars de lin dont les graines offrent une teneur élevée en mucilage pour le marché de l’alimentation humaine ou de faibles teneurs en mucilage et en pellicules pour le marché de l’alimentation animale.
Résumé
De nouveaux cultivars de lin dont les graines offrent différentes teneurs en mucilage (TM) et une faible teneur en pellicules (TP) s’avèrent des options intéressantes pour cibler du même coup les marchés de l’alimentation humaine et animale. La présente étude visait à faire une analyse d’association pangénomique (GWAS) de la TM et de la TP de 200 différentes obtentions de lin, lesquelles ont été génotypées au moyen de 1,7 million de marqueurs SNP (polymorphismes mononucléotidiques). Les données obtenues ont révélé une variation phénotypique étendue ainsi qu’une héritabilité au sens étroit considérée comme élevée (~70 %) et modérée (~49 %) en ce qui concerne respectivement la TM et la TP. Il n’y avait pas de différence significative des TM et des TP entre les morphotypes de lin textile et oléagineux, mais la TP des lignées de lin à graines jaunes était de 2,7 % inférieure à celle des lignées à graines brunes. Le déséquilibre de liaison (DL) à l’échelle du génome a diminué à r2 = 0,1 à une distance physique de ~100 kb. Sept et quatre locus de caractères quantitatifs (QTL) ont été identifiés pour la TM et la TP, respectivement. Parmi les gènes candidats prometteurs relevés, mentionnons les gènes de Linum usitatissimum qui sont des orthologues des gènes d’Arabidopsis thaliana suivants :TRANSPARENT TESTA 8, SUBTILISIN-LIKE SERINE PROTEASE,
GALACTUROSYL-TRANSFERASE 5, MUCILAGE-MODIFIED 4, AGAMOUS-LIKE MADS-BOX PROTEIN AGL62, GLYCOSYL HYDROLASE FAMILY 17 et UDP-GLUCOSE FLAVONOL 3-O-GLUCOSYLTRANSFERASE. Chez A. thaliana, il a été démontré que ces gènes jouent un rôle dans la synthèse et la libération du mucilage, le développement du tégument séminal et la biosynthèse d’anthocyanine. Les allèles favorables seront utiles pour créer des cultivars de lin dont les graines présentent des compositions idéales de TM et de TP pour satisfaire aux besoins des marchés de l’alimentation humaine et animale.