Cartographie génétique et validation des locus régissant les sousunités 7S ?’ et 11S de type A des protéines de réserve chez le soja [Glycine max (L.) Merr.]

Citation

Boehm, J.D., Nguyen, V., Tashiro, R.M., Anderson, D., Shi, C., Wu, X., Woodrow, L., Yu, K., Cui, Y., Li, Z. (2018). Genetic mapping and validation of the loci controlling 7S α′ and 11S A-type storage protein subunits in soybean [Glycine max (L.) Merr.]. Theoretical and Applied Genetics (TAG), [online] 131(3), 659-671. http://dx.doi.org/10.1007/s00122-017-3027-9

Résumé en langage clair

En manipulant certaines sous-unités des protéines de réserve des graines de soja, on peut améliorer la valeur nutritive du tourteau de soja et obtenir les caractéristiques souhaitées pour la fabrication du tofu – deux objectifs de qualité d’utilisation finale importants dans le cadre des programmes d’amélioration du soja. Deux protéines de réserve du soja, à savoir la ?-conglycinine (sous-unité 7S) et la glycinine (sous-unité 11S), peuvent avoir une incidence sur la quantité et la qualité des protéines présentes dans les graines de soja, et représentent plus de 70 % des protéines de soja totales. Pour faciliter la mise au point de cultivars de soja présentant la composition en protéines de réserve voulue, de multiples croisements ont été effectués entre un sujet mutant de soja et un cultivar à haute teneur en protéines. Les sujets sélectionnés ont ensuite été multipliés sur plusieurs générations pour obtenir la lignée de soja souhaitée. Les emplacements de quatre sous-unités de protéines de réserve des graines, 11S A1, 7S ?' et 11S A4 ainsi que 11S A3, ont été cartographiés sur les chromosomes 3, 10 et 13, respectivement. Ces quatre locus sont également appelés locus de caractères quantitatifs (QTL); leurs protéines produisent un ensemble de caractéristiques observables (quantitatives). Les régions génomiques régulant les sous-unités 7S ?' et 11S ont été identifiées. Les résultats de cette recherche pourraient grandement accélérer la sélection des sous-unités de protéines de réserve souhaitées grâce au criblage des populations de sélection.

Résumé

Quatre QTL de sous-unités de protéines de réserve de soja ont été cartographiés à l’aide d’une analyse de ségrégation en mélange et d’une population F2, puis validés avec une population de lignées pures recombinantes F5. Les protéines de réserve ?conglycinine (sousunité 7S) et glycinine (sousunité 11S), qui sont des globulines, peuvent avoir une incidence sur la quantité et la qualité des protéines présentes dans les graines de soja, et représentent plus de 70 % des protéines de soja totales. En manipulant les sousunités des protéines de réserve, on peut améliorer la valeur nutritive du tourteau de soja et obtenir les caractéristiques souhaitées pour la fabrication du tofu – deux objectifs de qualité d’utilisation finale visés dans le cadre des programmes d’amélioration du soja. Pour faciliter la mise au point de cultivars de soja présentant la composition en protéines de réserve voulue, nous avons produit une population de cartographie F2 (n = 448) et une population de lignées pures recombinantes F5 (n = 180) en croisant le cultivar à haute teneur en protéines 'Harovinton' avec la lignée généalogique SQ970263_3-1a, qui ne possède pas les sousunités 7S ?', 11S A1, 11S A2, 11S A3 et 11S A4. La composition en protéines de réserve de chaque individu dans les populations F2 et F5 a été établie par électrophorèse de polyacrylamide en présence de sulfate de sodium dodécylique (SDSPAGE). En fonction de la présence ou de l’absence des sousunités, des groupes d’ADN génomique ont été formés parmi les sujets F2 pour identifier les régions génomiques régulant les sous-unités de protéines 7S ?' et 11S. À l’aide des SNP polymorphes entre les groupes caractérisés au moyen de puces SoySNP50K iSelect d’Illumina dans des régions génomiques ciblées, des tests KASP ont été conçus et utilisés pour cartographier les QTL causant la perte des sousunités. Les QTL des protéines de réserve du soja ont été identifiés sur le chromosome 3 (11S A1), le chromosome 10 (7S ?' et 11S A4) et le chromosome 13 (11S A3), ce qui a également été validé avec la population de lignées pures recombinantes F5. Les résultats de cette recherche pourraient permettre le déploiement de la sélection assistée par marqueurs des sousunités de protéines de réserve souhaitées grâce au criblage des populations de sélection à l’aide de SNP liés aux sous-unités d’intérêt.