Caractérisation des QTL et eQTL contrôlant l’infection précoce par le Fusarium graminearum et les quantités de désoxynivalénol dans une population de blé dihaploïde Wuhan 1 x Nyubai
Citation
Fauteux, F., Wang, Y., Rocheleau, H., Liu, Z., Pan, Y., Fedak, G., McCartney, C., Ouellet, T. (2019). Characterization of QTL and eQTL controlling early Fusarium graminearum infection and deoxynivalenol levels in a Wuhan 1 x Nyubai doubled haploid wheat population. BMC Plant Biology, [online] 19(1), http://dx.doi.org/10.1186/s12870-019-2149-4
Résumé en langage clair
La fusariose de l’épi (FHB) est une des maladies du blé les plus dommageables au Canada et dans le monde. Dans cette étude, nous avons étudié l’infection précoce par le pathogène dans la descendance d’une pollinisation croisée entre deux blés modérément résistants à la FHB. Nous avons mesuré la quantité de tissu affectée par le pathogène et l’accumulation d’une toxine produite par le pathogène deux jours après l’inoculation. Nous avons identifié trois régions chromosomiques contrôlant la limitation de la quantité de tissu affectée par le pathogène et l’accumulation de toxine. Nous avons également utilisé le même tissu végétal pour étudier l’expression des gènes du blé en réponse au pathogène. Nous avons ainsi identifié de nombreux gènes dont l’expression génétique était modifiée dans ces trois régions chromosomiques. Ces renseignements s’appuient sur notre connaissance du processus d’infection et donnent un aperçu de la manière dont le blé se défend contre ce pathogène.
Résumé
©Les auteurs, 2019. Contexte : La fusariose de l’épi (FHB) est une maladie importante des cultures céréalières, causée par le champignon pathogène Fusarium graminearum et les espèces qui lui sont apparentées. La sélection de la résistance à la FHB chez le blé contribue à augmenter le rendement et la qualité des grains, et à réduire l’utilisation de fongicides. L’identification des gènes et des marqueurs de la résistance à la FHB dans différents génotypes du blé est toutefois difficile. Résultats : Dans cette étude, l’infection précoce par F. graminearum a été analysée dans une population dihaploïde issue du croisement entre deux génotypes de blé modérément résistants Wuhan 1 et Nyubai. Trois locus de caractères quantitatifs (QTL) ont été identifiés : 1AL a été associé à une teneur plus faible en désoxynivalénol, et 4BS et 5A ont été associés à un taux d’infection réduit deux jours après l’inoculation du F. graminearum. Les allèles de la résistance précoce ont été hérités de Wuhan 1 pour les QTL 1AL et 4BS, et de Nyubai pour le QTL 5A. Des QTL d’expressions cis et trans (eQTL) ont été identifiés à l’aide des données de séquençage de l’ARN d’échantillons d’épis infectés. Des points chauds ont été identifiés dans les eQTL trans à proximité des pics 1AL et 4BS. Parmi les gènes exprimés de manière différentielle avec des eQTL cis dans les intervalles de soutien, neuf gènes avaient une expression plus importante associée à une résistance précoce à la FHB, et quatre gènes avaient une expression plus importante associée à une sensibilité précoce à la FHB. Conclusions : Notre analyse des données sur le génotype et l’expression des gènes du blé infecté par le F. graminearum a permis d’identifier trois QTL associés à une résistance précoce à la FHB, et de relier des gènes à des eQTL et à des profils d’expression différentielle de ces QTL. Ces résultats pourraient se traduire en applications pour la sélection de blés ayant une résistance précoce à la FHB.