Marqueurs SNP très prédictifs pour une sélection efficace du gène Lr16 conférant au blé une résistance à la rouille des feuilles
Citation
Kassa, M.T., You, F.M., Hiebert, C.W., Pozniak, C.J., Fobert, P.R., Sharpe, A.G., Menzies, J.G., Humphreys, D.G., Rezac Harrison, N., Fellers, J.P., McCallum, B.D., McCartney, C.A. (2017). Highly predictive SNP markers for efficient selection of the wheat leaf rust resistance gene Lr16. BMC Plant Biology, [online] 17(1), http://dx.doi.org/10.1186/s12870-017-0993-7
Résumé en langage clair
Au Canada, la rouille des feuilles est une importante maladie foliaire du blé qui en réduit le rendement grainier. On peut limiter cette maladie en cultivant des variétés de blé qui y sont résistantes. Les auteurs de cette étude ont mis au point des marqueurs ADN qui permettent de prédire la présence du gène Lr16 de résistance à la rouille des feuilles. Il s’agit d’un gène commun dans les variétés de blé canadiennes qui procure une forte résistance à la rouille des feuilles chez les variétés qui portent à la fois le gène Lr16 et un autre gène commun de résistance à la rouille des feuilles, le gène Lr34. Les marqueurs ADN permettront aux sélectionneurs de blé de bien déterminer si le Lr16 est présent dans une variété de blé. Des marqueurs ADN semblables existent déjà pour le Lr34. Des données indiquent que la combinaison des gènes Lr16 et Lr34 pourrait assurer une résistance « durable » à la rouille des feuilles, ce qui serait une importante percée. La résistance à une maladie devient souvent inefficace après l’utilisation à long terme de gènes de résistance dans les champs des producteurs. Ce phénomène est semblable à la résistance à un antibiotique qui se développe chez des bactéries après l’utilisation prolongée de l’antibiotique. Les chercheurs ont localisé avec précision le gène Lr16 sur un seul chromosome du blé, ce qui permettra de séquencer l’ADN de ce gène. Cette localisation permettra aux sélectionneurs de blé de mettre au point des variétés de blé qui possèdent le gène Lr16 et d’autres gènes d’intérêt se trouvant sur le même chromosome, comme le gène Sm1 de résistance à la cécidomyie. Les marqueurs d’ADN trouvés dans l’étude faciliteront la mise au point de variétés de blé résistantes à la rouille des feuilles, ce qui est important pour les producteurs, l’industrie du blé et les consommateurs.
Résumé
Contexte : Le gène Lr16 est un gène de résistance à la rouille des feuilles largement introduit chez le blé (Triticum aestivum L.) qui est très efficace contre la population nord américaine de Puccinia triticina lorsqu’il est empilé avec le gène Lr34. Le gène Lr16 confère aux plantules une résistance (interaction incompatible) à la rouille des feuilles et a pour effet de créer une tache annulaire nécrotique autour de l’urédie. Des travaux antérieurs ont permis de localiser le gène Lr16 dans la région télomérique du bras court du chromosome 2B du blé. Notre étude visait à identifier de nombreux marqueurs de polymorphisme mononucléotidique (SNP) pour la région Lr16 et à concevoir des essais diagnostiques de marqueurs SNP du gène pour la sélection assistée par marqueurs. Résultats : Nous avons identifié, chez quatre populations de blé représentant 1528 gamètes au total, 43 marqueurs SNP et les avons localisés sur le chromosome 2BS où ils sont étroitement liés au gène Lr16. Nous avons conçu des essais de PCR compétitive spécifique à l'allèle (KASP) pour tous les SNP identifiés. Nous avons identifié des analogues de gène de résistance liés au locus Lr16 et mis au point des marqueurs SNP axés sur ces analogues. Nous avons évalué le potentiel diagnostique de la coségrégation des SNP avec le gène Lr16 chez 133 cultivars et lignées de blé diversifiés. Six marqueurs SNP correspondaient au phénotype Lr16 et permettent ainsi de prédire correctement la présence du gène Lr16 chez tous les cultivars et lignées de blé étudiées. Conclusions : Nous avons localisé le gène Lr16 par rapport aux marqueurs SNP chez quatre populations de blé. Six marqueurs SNP ont présenté un groupement de haute qualité dans l’essai KASP et conviennent à la sélection assistée par marqueurs du gène Lr16 dans les programmes d’amélioration génétique du blé.