18 avril 2016 Jean-Marie JACQUEMIN
Recherche Biologie moléculaire Génétique Production végétale Amélioration (végétale) u2 article

Contexte

Le projet vise à contrôler la fusariose (Fusarium graminearum et F. culmorum) du froment et à prévenir le développement des toxines de Fusarium en utilisant la résistance génétique à ce pathogène. Ce projet a pour but de caractériser les composantes génétiques de cette résistance. La fusariose de l’épi est actuellement un problème majeur de sécurité alimentaire au niveau de l’agriculture wallonne, belge et européenne. Les dégâts causés par les différents types de fusariose sont depuis plusieurs années en augmentation et vu l’importance des problèmes liés à la présence des mycotoxines (trichothécènes: deoxynivalenol–DON, nivalenol-NIV) cause de maladies humaines, des réseaux de surveillance ont été mis en place. Différents modes de lutte existent contre la fusariose parmi lesquels la résistance génétique est certainement le plus efficace et le plus économique. Cependant, les sources de résistance connues à ce jour étaient présentes dans des germplasmes inadaptés à nos régions. La création et la mise sur le marché récemment de variétés wallonnes résistantes (Centenaire et Fourmi) permettent d’envisager leur introduction généralisée en amélioration végétale grâce à la sélection assistée par marqueurs moléculaires.

Objectifs

Notre projet a pour but de localiser des loci impliqués dans la résistance à la fusariose chez le froment au stade adulte. Il s’agit de mettre en évidence l’existence de liaisons entre des marqueurs moléculaires et les loci quantitatifs (QTL) impliqués dans la résistance à la fusariose. Le développement de cartes génétiques détaillées et l’utilisation de marqueurs moléculaires les plus récents (microsatellites, RFLP, AFLP, EST, SNP) ainsi que les outils statistiques permettent la localisation de loci impliqués dans des caractères quantitatifs (QTL). Nous étudierons et positionnerons également des gènes candidats (transporteurs ABC …) intervenant dans les divers mécanismes de défense des plantes. Ceci permettra de détailler le déterminisme génétique des caractères quantitatifs complexes de résistance adulte envisagés et de déterminer l'origine génétique de cette résistance européenne. La mise en évidence de marqueurs moléculaires liés à ces gènes permettra de suivre leur introgression lors de la création de nouvelles variétés et de raccourcir ainsi le temps nécessaire à la sélection des variétés commerciales résistantes à cette maladie.

Résultats attendus

Nous utiliserons différents marqueurs moléculaires: les marqueurs microsatellites, EST, AFLP et RFLP. Ces marqueurs seront analysés sur les parents des populations et ceux permettant de détecter un polymorphisme seront analysés sur les différents membres des populations. Des cartes génétiques seront dressées avec le logiciel Mapmaker et les QTL seront recherchés. Les données de ségrégation des marqueurs moléculaires et des caractères quantitatifs évalués sont traitées selon différentes méthodes: les logiciels Mapmaker QTL , QTL cartographer sont utilisés ainsi que des tests classiques (ANOVA, régression). La carte des zones chromosomiques impliquées dans les caractères considérés sera affinée afin de cerner au mieux la localisation des QTL mis en évidence. Les gènes candidats pouvant être impliqués dans les mécanismes de résistance seront également recherchés via des sondes spécifiques produites par PCR et seront positionnés sur les cartes. On peut ainsi décomposer le programme de recherches en différents aspects : 1. Création et fixation de différentes populations impliquant des parents résistants à la fusariose 2. Analyses génétiques de ces populations avec différents marqueurs moléculaires 3. Recherche de gènes candidats impliqués dans la résistance à la fusariose 4. Etablissement de cartes génétiques regroupant les différents marqueurs 5. Evaluation des caractères quantitatifs de résistance à la fusariose 6. Recherche de QTL, c’est à dire de liaisons entre les marqueurs moléculaires et des gènes impliqués dans la résistance 7. Développement de nouveau matériel végétal et sélection assistée par marqueurs moléculaires.

Résultats obtenus

1. Création et fixation des populations Deux variétés, Centenaire et Fourmi sélectionnées respectivement par la firme Jorion et Fils et par le CRA-W, présentent une résistance à la fusariose en conditions d’infection en champs. A partir de ces 2 variétés, des croisements ont été effectués impliquant un parent sensible et un parent résistant en vue de permettre une analyse génétique des composantes de la résistance. Nous disposons de populations F3 créées par Jorion et Fils: S266 (Centenaire X Ordeal), S 269 (Centenaire X UNBR 39) ainsi que de populations F2: T257 (Centenaire X Agami). Nous possédons également des populations établies au CRA-W : 28.0.1 (Inuit X 63.04.5), 27.0.1 (Jade X Fourmi) et 25.0.1 (Inuit X Centenaire). 2. Observations de la résistance et choix de matériel déjà effectués. Durant l’année 2004, les populations décrites ci- dessus ont été plantées en parcelles au champ (firme Jorion et Fils à Frasnes-lez-Buissenal et CRAW à Gembloux). Les observations phytopathologiques ont été effectuées durant l’année 2004 à divers stades de la croissance des plantes, la fusariose fut diagnostiquée et la résistance des plantes évaluée à plusieurs reprises par une cotation globale. D’autre part, nous avons constitué au sein de chaque population, un échantillon représentatif sur le plan génétique composé de 250 plantes prélevées au hasard. Ces plantes seront semées en ‘épi ligne’ (6-10 grains provenant d’un même épi semés en ligne dans les parcelles d’essai) afin de poursuivre l’évaluation phytopathologique des plantes échantillonnées, par estimation de la résistance à la fusariose de leur descendance, sur base de la valeur globale de résistance de la lignée. Ce matériel nous permettra également de procéder à la fixation des populations au champs et de dresser les cartes génétiques des populations. Enfin, nous avons isolé au sein des populations S266 (F3) et 28.0.1 (F 2), 25 plantes résistantes et 25 plantes sensibles. Ce matériel sera utilisé dans les analyses moléculaires dites en mélange ou BSA (Bulk Segregeant Analysis) permettant de déterminer les marqueurs moléculaires liés aux gènes de résistance.

Coordinateur (CRA-W)

Equipe impliquée

Partenaires

Ce travail est effectué en collaboration avec Ducourouble M. (V. Jorion et Fils) et Dekeyser A., Chandelier A., Detrixhe P. (CRA-W).