Analyse des bases génétiques et moléculaires de la tolérance à la sécheresse chez le maïs par génétique d'association

par Sofiane Mezmouk

Thèse de doctorat en Mathématiques appliquées

Sous la direction de Brigitte Mangin.

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Le maïs est l'une des céréales les plus cultivées au monde. C'est une espèce majeure sur le plan économique qui est particulièrement sensible aux déficits hydriques. Il est donc très important d'améliorer la tolérance du maïs à cette contrainte du milieu. La génétique d'association est l'une des approches qui permettent de détecter des polymorphismes impliqués dans la tolérance à cette contrainte abiotique, ou des polymorphismes en déséquilibre de liaison avec ces derniers. Cette thèse est subdivisée en deux parties distinctes. La première partie du travail avait pour objectif de mieux comprendre l'effet des méthodes de contrôle de la structuration sur les résultats d'association. Un panel composé de 342 lignées publiques caractérisées pour le poids de mille grains et pour la précocité de floraison mâle a été utilisé. Ce panel, génotypé pour plus de 12 000 Single Nucleotide Polymorphism (SNPs), comporte une structuration interne très complexe. Cette dernière a été estimée en utilisant des méthodes de réduction dimensionnelle et le logiciel Structure (approche bayésienne) pour différents nombres de groupes. Les tests d'association ont montré une grande sensibilité des résultats aux modèles de contrôle de la structuration utilisés. Pour sélectionner les loci les plus robustes, une méta-analyse des tests d'association a donc été réalisée en se basant sur les résultats de tous les modèles de structuration testés. La deuxième partie du projet avait pour objectif de rechercher des polymorphismes impliqués dans le déterminisme de la tolérance au stress hydrique. Deux panels de lignées représentatifs de deux groupes hétérotiques différents ont été utilisés. Ces deux panels ont été phénotypés pour différents caractères en conditions d'irrigation normale ou restrictive ; ils ont été génotypés pour plus de 68 000 SNPs. Dans un premier temps, les données de génotypage ont été utilisées pour estimer la diversité génétique, la structuration et le déséquilibre de liaison dans chacun des deux panels. Puis, dans un deuxième temps, les données phénotypiques (dates de floraison et composantes du rendement) issues d'un dispositif multi-lieux et multi-années, ont été ajustées aux différents effets environnementaux à l'aide de modèles spatiaux. A partir des valeurs génétiques estimées, des indices de tolérance au stress hydrique ont été calculés. Pour finir, les loci significativement associés à la tolérance au stress hydrique ont été recherchés par génétique d'association. Ainsi, 47 zones impliquées spécifiquement dans le déterminisme de la tolérance au stress hydrique ont été identifiées dans les deux panels travaillés.

  • Titre traduit

    Analysis of genetic and molecular bases of drought tolerance in maize by association mapping approach


  • Résumé

    Maize is one of the most cultivated cereals worldwide. This economically important species is very sensitive to water stress. It is thus important to improve the tolerance of maize to this abiotic stress. Association mapping is one of the approaches that make it possible to map loci underlying the tolerance to water stress or loci in linkage disequilibrium with the causal ones. This PhD project was divided in two separate parts. The first part aimed at evaluating the effect of structure models on association mapping results. A real maize data set of 342 inbred lines, genotyped with more than 12 000 single nucleotide polymorphisms (SNPs), was used to carry out this study. These inbred lines were phenotyped for both male flowering dates and thousand kernel weight. The complex structure of this panel was estimated with both dimensional reduction methods and STRUCTURE software (Bayesian approach) for several group numbers. Our results show a significant effect of the structure model used on association mapping tests. This effect depends on both the method and the number of groups used to control the panel structure. In order to select the most robust loci, a meta-analysis approach was carried out, making use of the results of association mapping tests with all structure models. The second part of the project aimed at mapping loci and genomic regions involved in maize drought tolerance. Two panels of elite inbred lines, representative of two heterotic groups were used. These panels were phenotyped under well-watered and water-stressed conditions. All inbred lines were genotyped with about 68 000 SNPs. The genotypic data was used to estimate the genetic diversity, the structure and the linkage disequilibrium within each panel. At the same time, the phenotypic data (flowering dates and yield related traits) were used to estimate genetic values which made it possible to calculate drought tolerance indices. To finish, association mapping tests were carried out between all polymorphic SNPs and drought tolerance indices. They allowed for the identification of 47 genomic regions that are specifically involved in drought tolerance.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (216 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 199-216. Annexes

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2012 TOU3 0071
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