Dissection génétique de la croissance foliaire et de ses composantes écophysiologiques chez le maïs

par Grégoire Dignat

Thèse de doctorat en Biologie Intégrative des Plantes

Sous la direction de François Tardieu.


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse était d'analyser le déterminisme génétique de la croissance foliaire (LER) du maïs (Zea mays L.). Nous avons combiné plusieurs approches visant à (i) résumer l'information génétique tirée de trois populations de cartographie de QTL (une d'origine tropicale et deux tempérées), (ii) tester l'effet de l'introgresssion de diversité allélique dans les QTL les plus prometteurs, (iii) évaluer jusqu'à quel point les QTL de croissance foliaire affectent la croissance d'autres organes de la plante (iv) disséquer des QTLs d'intérêt par cartographie fine ou génétique d'association locale. La première partie de ce travail concerne le déterminisme génétique de la croissance foliaire maximale (LERmax) évaluée dans des conditions optimales la nuit. LERmax, telle que mesurée en plateforme de phénotypage, partage dans une forte proportion, son contrôle génétique avec la croissance d'autres organes. Des QTL qui affectaient LERmax ou/et la croissance d'autres organes ont alors été disséqués. Une région génomique a été cartographiée avec 23 lignées quasi-isogéniques (NILs) séquentiellement introgressées dans les bins 1.10-11, réduisant ainsi l'intervalle de confiance du QTL d'un facteur 3. Une seconde région génomique a été analysée par une méthode innovante fondée sur une étude d'association ciblée sur une région génomique dans un série allélique générée par introgression de 62 allèles donneurs tirés des lignées parentales d'hybrides cultivés et de populations historiques de maïs d'Amérique Latine dans une lignée élite. L'étude d'association dans cette région relativement petite révèle plus de polymorphismes causaux qu'attendus (six SNP en faible déséquilibre de liaison vs trois QTL consensus).La seconde partie de ce travail considère la sensibilité de la croissance foliaire à la demande évaporative et au déficit hydrique du sol. Un détermisme génétique commun aux deux sensibilités a été mis en évidence par méta-analyse de QTLs initialement détectés dans trois populations en ségrégation et par le test de NILs. Huit métaQTL situés dans quatre régions génomiques ont été testés avec 6 à 17 allèles introgressés pour identifier des NILs qui manifestaient les plus forts effets sur le phénotype. Nous avons initié une cartographie fine dans une de ces régions génomiques à partir d'une populations de recombinants issues de l'introgresssion d'un donneur d'origine tropicale dans B73.

  • Titre traduit

    Genetic dissection of leaf elongation rate and its ecophysiological components in maize


  • Résumé

    The objective of this thesis was to analyze the genetic control of the Leaf Elongation Rate (LER) of maize (Zea mays L.). We combined approaches that (i) summarize the QTL information of three mapping populations (one tropical, two temperate), (ii) tested the impact of the introgression of allelic diversity at most promising QTLs, (iii) test to what extent QTLs of LER affect different traits (iv) dissect QTLs of interest by fine mapping or local association mapping.The first part of this document focuses on the genetic control of maximum LER (LERmax) measured in near-optimal conditions during the night. LERmax, as measured in a phenotyping platform, shares an appreciable proportion of its genetic control with the growth abilities of other organs. QTLs affecting LERmax and/or the growth of other organs were therefore dissected. One genomic region was fine-mapped with 23 Near-Isogenic Lines (NILs), sequentially introgressed in the bins 1.10-11, resulting in a reduction of the confidence interval by a factor 3. A second genomic region was analysed after the development of an innovative method of local association mapping on a collection of NILs, introgressed with 62 donor parents from historical populations from different altitude and latitudes in Latin America. This relatively small region harbors more causal polymorphisms than expected (six associated markers in low linkage disequilibrium vs three cQTLs).The second part focuses on the sensitivities of LER to evaporative demand or to soil water deficit. The two sensitivities share a large part of their genetic control as demonstrated by a metaQTL analysis on three mapping populations and the test of NILs. Eight metaQTLs in four genomic regions were tested with 6 to 17 different alleles to find the NILs that best impact the phenotype. We started a fine mapping on one genomic region by using one population of NILs involving a tropical donor.

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