Etude du déterminisme génétique de la composition en acides gras de l’huile de palme du genre Elaeis (E. guineensis et E. oleifera) par cartographie génétique et analyse différentielle de gènes candidats

Genetic determinism of the fatty acid composition of the genus Elaeis (E. guineensis and E. oleifera) by genetic mapping and differential expression analysis of candidate genes

• Auteur / Autrice : Carmenza Montoya Jaramillo
• Direction : Thierry Leroy, Norbert Billotte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie intégrative des plantes
• Date : Soutenance le 21/06/2013
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Amélioration Génétique et Adaptation des Plantes méditerranéennes et tropicales
• Jury : Président / Présidente : Brigitte Mangin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Leroy, Norbert Billotte, Brigitte Mangin, Vincent Arondel, Patrick Vincourt, Patrice This
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Arondel, Patrick Vincourt

Mots clés

Mots clés contrôlés

Locus à caractère quantitatif

Transgénose

Plantes -- Amélioration génétique

Acides gras

Huile de palme

Mots clés libres

Elaeis guineensis

Elaeis oleifera

Rétrocroisement

Quantitative Trait Loci (QTL)

Acides gras

Huile de palme

Elaeis guineensis

Elaeis oleifera

Backcross

Quantitative Trait Loci (QTL)

Fatty acids

Palm oil

Résumé

Les allèles en ségrégation des deux génomes Elaeis ont été tracés dans un pseudo backcross interspécifique Elaeis (E. oleifera x E. guineensis) x E. guineensis. Dix-neuf QTL de proportion d'acides gras de l'huile de palme par rapport à 16 QTL des mêmes caractères d'un croisement intraspécifique E. guineensis ont mis en évidence des QTL communs ou spécifiques aux deux espèces. Aucune corrélation n'existe entre proportions d'acides gras et le rendement en huile de palme. Le déterminisme génétique et les principaux gènes associés aux acides gras du mésocarpe ont été étudiés, à l'aide de banques d'ADNc pleine longueur et des extraits d'ARNm de mésocarpe de fruits en développement des espèces Elaeis chacune représentée par quatre fonds génétiques. L'expression de 113 gènes Elaeis clés ou de facteurs putatifs de régulation des voies de synthèse de novo des acides gras et des triacylglycérols fut caractérisée au niveau de l'espèce par analyse in silico de profils de transcription et par analyse Real Time RT-qPCR. Les gènes ont été cartographiés sur le pseudo backcross avec 180 marqueurs SNP intra-géniques. Quarante-huit gènes étaient exprimés différemment entre espèces dont 94% plus exprimés chez E. guineensis. Le facteur de transcription EgAP2-2 (WRI1-like) influence le début de la synthèsede novo des acide gras par action principale sur les gènes MAT et KAS III, parait indépendant de l'expression d'autres gènes et non différentiel entre espèces. Les variations en C16:0 et C18:0 entre espèces s'expliquent par niveau d'expression allélique et l'activité enzymatique relative des isoformes présentes dans le génome de FATB (2), KAS II (1) et SAD (3).

An Elaeis interspecific pseudo-backcross of first generation (E. oleifera x E. guineensis) x E. guineensis allowed tracing segregating alleles from both Elaeis genomes. Nineteen quantitative trait loci (QTLs) associated to palm oil fatty acid proportions compared to 16 QTLs of same traits in an intra-specific oil palm cross evidenced common or specific QTLs in E. guineensis and E. oleifera. No correlation was found in oil palm between mesocarp fatty acid proportions and yieldtraits. The genetic determinism of main fatty acid proportions was confirmed. Genes related to palm oil fatty acids were investigated using full-length cDNA libraries and mRNA extracts from the mesocarp of developing fruits in each Elaeis species represented by four genetic pools. Expression of 113 key Elaeis genes or putative regulation factors of de novo fatty acid and triacylglycerol pathways were characterized at species level by in silico transcript profiling and Real Time RT-qPCR analysis. Genes were mapped on the pseudo-backcross using 180 intra-gene SNP markers. Forty-eight genes were differentially expressed between Elaeis species, with 94% over expressed in E. guineensis. The EgAP2-2 (WRI1-like) transcription factor might influence the start of the de novo fatty acid pathway by main action only on the MAT and KAS III genes, as independent in expression from other genes and not differential between species. Between species variations in C16:0 and C18:0 can be deciphered by relative expression levels and enzyme activities of the isoforms in the genome of FATB (2), KAS II (1) and SAD (3). An oil palm producing more oleic acid in proportion than pure E. oleifera is feasible.