Génétique de la résistance au charbon de la canne à sucre causé par Ustilago scitaminea : caractérisation de la diversité génétique du pathogène, cartographie de QTL dans un croisement bi-parental et étude d'associations dans une population de cultivars modernes

par Louis Raboin

Thèse de doctorat en ?

Sous la direction de Angélique D'Hont.


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  • Résumé

    Le charbon de la canne à sucre, causé par Ustilago scitaminea Syd. , est présent dans toutes les zones de culture de la canne à l'exception de la Papouasie Nouvelle Guinée, Fidji et la zone est de l'Australie. La sélection pour la résistance au charbon, caractère assez héritable, est efficace mais nécessite des essais lourds et le contrôle génétique de la résistance n'est pas connu. Pour identifier les zones du génome impliquées dans la résistance au charbon, deux stratégies ont été mises en oeuvre (1) la cartographie de QTL dans un croisement bi-parental entre un cultivar résistant 'R 570' et un clone extrêmement sensible 'MQ 76/53', évalué à la Réunion pour la résistance au charbon (2) l'étude d'associations dans une population de cultivars évaluée au Burkina Faso pour la résistance au charbon. En préalable, la structure génétique mondiale de U. Scitaminea a été étudiée. Pour cela, 142 isolats, issus de téliospores collectées dans 15 pays à travers le monde, ont été analysés à l'aide de 17 microsatellites. Tous ces isolats sauf un étaient homozygotes à tous les loci étudiés ce qui indique que le mode de reproduction très préférentiel de U. Scitaminea est l'autofécondation. En Amérique et en Afrique, la diversité génétique est extrêmement faible et tous les isolats se sont révélés appartenir à une unique lignée mondiale consanguine. Cette lignée consanguine a aussi été trouvée en Asie, continent sur lequel a été détecté l'essentiel de la diversité génétique du champignon. Ces observations indiquent que U. Scitaminea est originaire d'Asie. La population bi-parentale et la population de cultivars utilisées pour étudier le déterminisme génétique de la résistance ont donc été évaluées vis-à-vis d'isolats de la lignée mondiale. Les cartes génétiques des parents du croisement bi-parental, 'R 570' et 'MQ 76/53', ont été construites à partir d'une population de 198 descendants clonés. 1666 marqueurs polymorphes ont été produits à l'aide de 37 couples d'amorces AFLP, 46 marqueurs SSRs et 9 sondes RFLP. L'analyse des liaisons en couplage a permis de construire 86 groupes de co-ségrégation pour 'R 570' (taille cumulée = 3144 cM) et 105 groupes de co-ségrégation chez 'MQ 76/53' (taille cumulée = 4329 cM) qui rassemblent respectivement 424 et 536 marqueurs. Sur la carte génétique de 'MQ 76/53', un gène associé à la couleur rouge des tiges a été identifié à 6. 5 cM d'un marqueur AFLP et un nouveau gène de résistance à la rouille a été identifié à 23. 1 cM d'un marqueur AFLP. Dans la population de cultivars, la structure du déséquilibre de liaison a été étudiée à l'aide de 1626 marqueurs AFLP dont 408 sont cartographiés chez 'R 570'. Pour ces derniers, il a donc été possible d'établir la relation entre distances génétiques et associations statistiques entre marqueurs dans la population de cultivars, mesurées à l'aide du test exact de Fisher. Cette analyse confirme que le déséquilibre de liaison chez la canne est maintenu sur des distances pouvant atteindre plusieurs dizaines de cM mais l'intensité du déséquilibre de liaison baisse fortement lorsque les distances génétiques dépassent 5 cM. La structure du déséquilibre de liaison chez la canne à sucre apparaît donc bien adaptée pour les études d'associations à l'échelle de la totalité du génome de la canne à sucre. Des essais au champ et en serre utilisant différentes méthodes d'inoculation ont permis de caractériser la résistance des 198 clones de la descendance bi-parentale. Les ségrégations observées dans tous ces essais sont très fortement décalées vers le parent résistant indiquant la présence de plusieurs facteurs de résistance dominants. La détection de QTL, à l'aide des 1666 marqueurs polymorphes disponibles, a permis d'identifier un certain nombre de zones du génome impliquées pour des effets faibles dans la résistance. Par ailleurs, dans la population de cultivars (constituée de deux sous-populations, l'une très résistante et l'autre très sensible au charbon) l'étude des associations avec la résistance au charbon a permis de révéler un certain nombre d'haplotypes intéressants. Deux QTLs sont communs entre ces deux approches. Les progrès obtenus dans la compréhension du déterminisme génétique de la résistance au charbon sont modestes. Le potentiel des études d'associations chez la canne à sucre est apparu intéressant mais son exploitation optimale nécessitera un changement d'échelle en ce qui concerne le nombre de marqueurs à analyser

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