Réaction à la sécheresse des accessions de lin et identification des caractères nucléotidiques quantitatifs (QTN) régissant les caractères agronomiques et racinaires par l’analyse d’association pangénomique
Citation
Soto-Cerda, B.J., Cloutier, S., Gajardo, H.A., Aravena, G., Quian, R., You, F.M. (2020). Drought response of flax accessions and identification of quantitative trait nucleotides (QTNs) governing agronomic and root traits by genome-wide association analysis. Molecular Breeding, [online] 40(1), http://dx.doi.org/10.1007/s11032-019-1096-y
Résumé en langage clair
La résistance à la sécheresse chez les plantes est un caractère complexe contrôlé par de nombreux gènes. Chez le lin, le manque d’eau durant la saison de croissance nuit au rendement et à la qualité de la graine et de la fibre. Dans le cadre de la présente étude, nous avons évalué 41 lignées de lin cultivées en conditions d’irrigation et de sécheresse pour huit caractères : rendement, hauteur, période de floraison, poids des graines, longueur totale des racines, volume racinaire total, diamètre moyen des racines et superficie racinaire. L’ADN de ces 41 lignées a également été séquencé et 170 000 marqueurs génétiques appelés polymorphismes mononucléotidiques (PMM) ont été identifiés sur les 15 chromosomes du lin. Avec ces données, nous avons réalisé une étude d’association pangénomique qui est essentiellement une méthode pour identifier les régions chromosomiques abritant des gènes ou des caractéristiques génétiques responsables des caractères ou des indices de caractères - ces derniers prenant en compte la réponse aux régimes hydriques. Les 118 marqueurs PMM associés à un ou plusieurs caractères sont appelés nucléotides de caractères quantitatifs (QTN) et chacun d’eux explique un pourcentage de la variation des caractères. Par exemple, un de ces QTN expliquait entre 45 et 65 % de la variation de l’indice de tolérance au stress (ITS) et, à ce titre, on considère qu’il abrite une ou plusieurs caractéristiques génétiques importantes responsables du rendement en période de sécheresse. Les lignées qui portaient bon nombre des marqueurs bénéfiques pour les caractères racinaires, par exemple, ont donné de meilleurs résultats que les autres lignées. Ces marqueurs peuvent maintenant être utilisés par les sélectionneurs pour accélérer l’amélioration de la résistance à la sécheresse au moyen de stratégies de sélection assistée par marqueurs ou de sélection génomique.
Résumé
© 2020, Springer Nature B.V. Le manque d’eau peut nuire gravement au rendement en fibres du lin et à sa qualité. Dans le cadre de la présente étude, nous avons évalué quatre caractères agronomiques et quatre caractères racinaires de 41 spécimens de lin dans des conditions de stress hydrique (SH) et d’irrigation (IR). Afin d’identifier les nucléotides de caractères quantitatifs (QTN) ayant une influence positive sur la stabilité de ces caractères sous SH, nous avons calculé l’indice de tolérance au stress (ITS) et l’indice de stabilité des caractères, puis nous les avons analysés à l’aide de deux méthodes d'analyse d’associations à l’échelle du génome.(AEG) à locus unique et trois à locus multiple, avec 170 534 polymorphismes mononucléotidiques (PMM). Des effets significatifs du génotype et du traitement (p < 0,001) ont été observés pour les caractères évalués. Au total, 118 QTN ont été identifiés par plusieurs méthodes AEG. Quinze QTN ont été couramment détectés par deux méthodes ou plus. Un QTN pour les ITS a été systématiquement identifié par quatre méthodes et a expliqué entre 45 et 65 % de la variation phénotypique (R2). Nous avons observé un maximum de 12 des 15 QTN favorables dans les accessions de lin. Les génotypes F_UNK_C_CN33393 et F_NLD_C_CN18987 présentaient une hauteur de plante supérieure et une stabilité racinaire supérieure sous SH, chacun renfermant 12 et 10 QTN favorables, respectivement. Les QTN ont ensuite été validés dans un ensemble indépendant d’obtentions dans des conditions SH et IR. La plupart des obtentions ont donné les résultats escomptés d’après les haplotypes correspondants, ce qui confirme la robustesse des QTN identifiés par plusieurs méthodes AEG. Nous avons identifié des gènes candidats intervenant dans les voies de réponse à la sécheresse et dans le développement des tissus vasculaires et racinaires à proximité des QTN. Dans l’ensemble, nos résultats devraient faciliter la sélection assistée par marqueurs dans le but d’améliorer la production de lin en cas de pénurie d’eau.