Étude de l’adaptation du mil à la variation climatique : analyse phénotypique, d’association génotype / phénotype et de sélection

Study of the adaptation of pearl millet to climate variation : phenotypic analysis, association of genotype / phenotype and selection

• Auteur / Autrice : Ousseini Issaka Salia
• Direction : Yves Vigouroux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie et biodiversité
• Date : Soutenance le 15/11/2016
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Diversité et Adaptation et Développement des plantes (DIADE), Montpellier
• Jury : Président / Présidente : Agnès Mignot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Vigouroux, Agnès Mignot, Charles-Éric Durel, Daniel Prat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Charles-Éric Durel, Daniel Prat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique des populations

Étude d'association pangénomique

Changements climatiques

Penicillaire

Mots clés libres

Pennisetum glaucum

Variation climatique

Adaptation

Génétique d'association

Génétique des populations

Amélioration

Pennisetum glaucum

Climate variation

Adaptation

Association genetic

Population genetics

Improvement

Résumé

En Afrique subsaharienne, une large partie de la population pratique l’agriculture pluviale. Cette agriculture est particulièrement sensible à la variabilité climatique. Le mil (Pennisetum glaucum L Br) est une des céréales pluviales qui jouent un rôle majeur dans la sécurité alimentaire en Afrique subsaharienne. L’apparenté sauvage du mil cultivé pousse dans des environnements encore plus extrêmes que la forme cultivée. L’objectif de la thèse est l’étude de l’adaptation du mil à la variation environnementale. En utilisant des approches d’association génotype /phénotype, nous avons démontré que le gène de la myosine 11 est associé à la variation du nombre de fleurs chez le mil sauvage observée le long d’un gradient environnemental. En plus, ce gène a également été identifié dans les candidats pour les gènes sélectionnés durant la domestication. En utilisant des données génomiques, nous avons aussi démontré que le gène du Photochrome C déjà connu pour son rôle dans le contrôle de la variation du temps de floraison chez le mil cultivé, est aussi associé à la variation du temps de floraison chez le mil sauvage. Nous avons aussi démontré l'existence d'un polymorphisme fonctionnel cryptique (caché) qui n’apparaît que dans certaines conditions particulières associées au temps de floraison. Ce polymorphisme cryptique peut être mobilisé dans des conditions climatiques ou environnementales particulières. Chez le mil cultivé, nous avons aussi pu mettre en évidence la sélection in situ sur deux gènes de floraison. Nos résultats suggèrent que de nombreux polymorphismes associés à l’adaptation sont présents dans les populations et peuvent être partagés entre forme sauvage et cultivée. En réponse aux changements environnementaux, ces polymorphismes pourraient être mobilisés pour proposer des variétés mieux adaptées.

In sub-Saharan Africa, a large fraction of the population practice rainfed agriculture. Rainfed agriculture is particularly sensitive to climate variability. Pearl millet (Pennisetum glaucum L R) is one of the main cereals that play an important role in food security in sub-Saharan Africa. Wild pearl millet populations grow also in more extreme climate conditions up to the limit of the desert. The aim of this PhD was to study pearl millet adaptation to climate variation. Using an association genotype / phenotype approach, we demonstrated that the myosin 11 gene is associated with flower number variation in wild millet along an environmental gradient. Interestingly, this gene was also a candidate gene target of selection during domestication. The Myosin XI gene is thus a good candidate for fitness related adaptation in wild populations. We also demonstrated that Photochrome C gene, already known for its role in cultivated pearl millet, is also related to flowering time variation in wild pearl millet. We have demonstrated the existence of cryptic functional polymorphisms associated with flowering time. Such cryptic functional polymorphism might contribute to adaptation in specific new environment. In cultivated pearl millet, we also show in situ selection on two flowering genes. Our results suggest that the functional polymorphisms are observed in these populations, some genes are also associated with both adaptations in wild and cultivated populations. In response to environmental changes, such polymorphism could be used to propose better adapted cultivated varieties.