Développement de marqueurs moléculaires du lin (linum usitatissimum L. ) et évaluation de leur utilité en sélection variétale

Development of flax (linum usitatissimum L. ) molecular markers and evaluation of their usefulness in flax bredding.

• Auteur / Autrice : Christine Paysant-Le Roux
• Direction : Pierre Alain Balangé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Satellites (génétique)

Résistance au froid

Fusarioses

Marqueurs génétiques

Lin

Mots clés libres

Marqueurs AFLP

Marqueurs RAPD

Résumé

Les objectifs de cette thèse ont été de développer des marqueurs moléculaires du lin et d’évaluer leur utilité en sélection variétale. Soixante-cinq marqueurs microsatellites du lin ont été développés à partir de banque d’ADN génomiques enrichies en microsatellites et de séquences nucléiques du lin répertoriées dans la base de données EMBL. Soixante huit paires d’amorces AFLP (polymorphisme de longueur des fragments d’amplification) et 59 amorces RAPD (ADN polymorphe amplifié au hasard) ont été testées. Trois marqueurs RAPD ont été convertis en marqueurs SCAR (caractérisation de produit d’amplification). Toutes les techniques de marquage moléculaires utilisées ici ont révélé un faible nombre de marqueurs polymorphes. Ceci est du au fait que le lin présente une faible diversité génétique. Toutes les techniques présentent des avantages et inconvénients. Le développement de marqueurs microsatellites est long et laborieux. Par contre, une fois développés, ces marqueurs sont très facile à utiliser, reproductibles et hautement informatifs. Ce sont également les marqueurs les moins chers quand ils sont utilisés en multiplex. Les techniques AFLP et RAPD permettent de développer rapidement un grand nombre de marqueurs moléculaires. Elles révèlent par contre essentiellement des marqueurs dominants. La technique AFLP est relativement longue et nécessite un ADN de bonne qualité. La technique RAPD est sensible à la qualité de la Taq DNA polymérase. Le développement des marqueurs SCAR est coûteux mais peut s’avérer intéressant pour caractériser en une seule réaction PCR différents marqueurs AFLP et RAPD liés à un caractère d’intérêt agronomique et de ce fait diminuer les coûts d’utilisation de ces marqueurs. Pour évaluer l’utilité des marqueurs moléculaires en sélection variétale, deux études ont été réalisées. Dans la première, les distances génétiques entre 16 variétés de lin commercialisées en Europe ont été évaluées à l’aide de 16 marqueurs microsatellites et 13 critères morphologiques. Les marqueurs microsatellites ont permis de distinguer toutes les variétés et ont reflété leurs relations de parenté. Ces marqueurs pourraient donc être utilisés pour gérer les ressources génétiques. Aucune corrélation n’a été observée entre les distances calculées à l’aide des marqueurs microsatellites et les distances calculées à partir des critères morphologiques. De ce fait, les marqueurs microsatellites semblent difficilement utilisables en tant qu’outil complémentaire des critères morphologiques pour la distinction et l’inscription des nouvelles variétés. Ils pourraient cependant s’avérer utiles dans les cas litigieux et notamment pour l’identification des variétés essentiellement dérivées. Les objectifs de la deuxième étude ont été d’établir une carte génétique du lin et d’identifier des QTL (locus intervenant dans la variation de caractères quantitatifs) de tolérance à la fusariose (une maladie tellurique due à la présence d’un champignon (fusarium oxysporum (lini)) et de tolérance au froid. Cent quatre-vingt marqueurs moléculaires ont été répartis en 16 groupes de liaisons et ont couvert 1631 cM. La distance moyenne entre deux marqueurs a été de 11. 6 cM. Six QTL de tolérance à la fusariose et 8 QTL de tolérance au froid ont été identifiés. L’identification de marqueurs moléculaires liés à des QTL de tolérance au froid devrait permettre de s’affranchir des conditions météorologiques hivernales et accélérer la vitesse de mise sur le marché de variétés de lin d’hiver performantes.

The aims of this thesis were to develop flax molecular markers and to evacuate thier usefulness in flax breeding. Sixty-five SSR (Simple Sequence Repeat) markers were developed from SSR-enriched genomic DNA library and the EMBL nucleotide sequence database. Sixty-height AFLP (Amplified Fragment Lengh Polymorphism) primer pairs and 59 RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) primers were tested. Three RAPD markers were successfully converted into ce-characterised amplified region (SCAR) markers. Due to the low level of flax genetic diversity, all techniques revealed a low number of polymorphic markers. All techniques present advantages and disavantages. SSR markers development is time consuming and laborious. But once developed, SSR markers are easy and quick to use, robust, very informative, and when used in multiplex the least expensive markers. AFLP and RAPD markers are quick, easy to deverlop but produce dominant markers. AFLP method is a time-consuming method and requires a high quality DNA. RAPD technique suffers from sensitivity to changes in the quality of Taq DNA polymerase. SCAR markers development is expensive, but can be very helpful for characterising in a single multiplex PCR, RAPD or AFLP markers linked to an agronomic trait. Two studies were conducted to evaluate the usefulness of molecular markers in breeding. First, a representative sample set of 16 registered flax varieties was used to compre how 13 morphological characters and 16 SSR markers described variety relationships. SSR markers permit to differenciate the varieties and reflected the genetic relationships between them. These markers could be used for the management of genetic ressources. No correlation was found between morphological and SSR distances. An implication could be that SSR technique, while not yet suited to certain operations in the traditional registration of new varieties, could be suitable method for investigating disputable distinctness situations or possible EDV (Essentialy Derivated Variety) relationships. In the second study, a linkage map was constructed using 200 F2 lines to locate quantitative trait loci (QTLs) conferring Fusarium wilt resistance (a serious disease caused by the soilborne fungus fusarium oxysporum(lini)) and cold tolerance. The map with a total lengh of 1 631 cM and an average density of one marker every 11. 6 cM included 16 linkage groups and was developed from 180 markers. Six QTLs conferring resistance to fusarium wilt and 8 QTLs conferring cold tolerance were identified. Molecular markers could be useful in overcoming limitations in breeding for difficult traits like cold tolerance.