Analyse génétique et cartographie QTL du caractère de dureté des graines dans une population de lignées pures recombinantes (LPR) de haricots noirs (Phaseolus vulgaris)
Citation
Sandhu, K.S., You, F.M., Conner, R.L., Balasubramanian, P.M., Hou, A. (2018). Genetic analysis and QTL mapping of the seed hardness trait in a black common bean (Phaseolus vulgaris) recombinant inbred line (RIL) population. Molecular Breeding, [online] 38(3), http://dx.doi.org/10.1007/s11032-018-0789-y
Résumé en langage clair
Les haricots secs sont couramment utilisés pour la cuisson et la mise en conserve d’aliments destinés à la consommation humaine. Un des caractères indésirables des haricots est une graine dure, difficile à cuire. En effet, une graine dure n’absorbe pas l’eau, même après avoir y trempé toute une nuit. Des facteurs génétiques et environnementaux influent sur la dureté de la graine. Notre étude visait à identifier ces facteurs génétiques et les marqueurs d’ADN qui leur sont associés. Une variété de haricot noir a été identifiée comme une lignée dure avec un pourcentage élevé de graines dures, tandis qu'une autre lignée a été choisie comme une lignée tendre avec un pourcentage très faible, voire nul de graines dures. Une population génétique a été produite avec ces deux lignées comme parents et elle a été cultivée à deux endroits dans le sud du Manitoba au cours des trois dernières années. Des échantillons de graines ont été récoltés manuellement à maturité afin d’en vérifier la dureté. Pour ce faire, les graines ont été trempées pendant la nuit à la température ambiante. La séquence d'ADN de chacune des lignées a également été déterminée. Cette étude pluriannuelle montre qu'en dépit d'importants effets environnementaux, la dureté des graines est un caractère hautement héréditaire. Trois régions chromosomiques précises ont été identifiées, chacune contenant potentiellement un gène régulant les caractères associés à la dureté des graines. Deux des régions étaient de nouvelles découvertes, la troisième confirmant des résultats précédents. L'identification des trois régions d'ADN et des marqueurs associés à la dureté des graines peut servir à l'amélioration des variétés de haricots communs et à l'exploitation génétique de ce caractère.
Résumé
La dureté des graines a un impact profond sur le temps de cuisson et la qualité de mise en conserve des haricots secs. Cette étude vise à identifier les facteurs génétiques inconnus et les marqueurs moléculaires associés pour mieux comprendre et déceler ce caractère. Une population de lignées pures recombinantes de haricots noirs F2:7 a été dérivée d'un croisement entre des parents à grains durs et à grains mous (H68-4 et BK04-001). Quatre-vingt-cinq lignées pures recombinantes et les lignées parentales ont été cultivées à deux endroits dans le sud du Manitoba au cours des années 2014-2016. Des échantillons de graines ont été récoltés manuellement à maturité pour vérifier les caractères de dureté des graines. La capacité d'hydratation et le nombre de graines dures ont été estimés en faisant tremper les graines toute la nuit à température ambiante selon la méthode 56-35.01 d’AACC. Des échantillons de graines des essais de 2016 ont également été cuits pour déterminer l'effet de la dureté des graines sur la qualité culinaire. Pour la cartographie des régions génomiques contribuant aux caractères, la population de lignées pures recombinantes a été génotypée au moyen du génotypage par séquençage (GBS, pour genotype by sequencing). La cartographie des QTL a révélé qu'en plus du principal QTL sur le chromosome 7 à un endroit génomique précédemment signalé comme ayant une incidence sur l'hydratation des graines, deux nouveaux QTL ayant des effets significatifs ont également été détectés sur les chromosomes 1 et 2. En outre, un important QTL agissant sur l'aspect visuel du haricot cuit a été cartographié sur le chromosome 4. Cette étude pluriannuelle montre qu'en dépit d'importants effets environnementaux, la dureté des graines est un caractère oligogénique hautement héréditaire, qui est transmis indépendamment de la qualité culinaire estimée en fonction de l’aspect visuel des haricots cuits. L'identification des QTL et de marqueurs SNP associés à la dureté des graines peut servir à l'amélioration des variétés de haricots communs et à l'exploitation génétique de ce caractère.