Analyse génétique du métabolisme de l’acide caftarique, chlorogénique et chicorique chez Cichorium intybus L. : cartographie des QTL et gènes candidats

par Meriem Bahri

Thèse de doctorat en Stratégies d'exploitation des fonctions biologiques

Sous la direction de Theo Hendriks.

Soutenue le 05-11-2010

à Lille 1 , dans le cadre de École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord) .

mots clés

• Gènes candidats
• Chicorée sauvage -- Métabolisme
• Métabolisme secondaire
• Locus à caractère quantitatif
• Chromosomes végétaux -- Cartes
• Chromatographie en phase liquide à hautes performances
• Antioxydants
• Polyphénols végétaux
• Extraction par solvant

Résumé

Les polyphénols, dont le pouvoir antioxydant a été largement démontré, font partie du métabolisme secondaire, permettant aux plantes de réagir dans un environnement donné. Pour comprendre le contrôle génétique de la biosynthèse des polyphénols synthétisés dans les feuilles de chicorée, une approche QTL (Quantitative Trait Loci) a été effectuée. Dans un premier temps, le protocole d’extraction miniaturisé mis en place a permis d’identifier l’acide caftarique, chlorogénique et chicorique. Une descendance F1’ de 201 individus (K28xK59) a été phénotypée pour la quantité d’acide caftarique (ACAFT), chlorogénique (ACHLO), chicorique (ACHIC), la somme de ces trois molécules (ATOT), l’activité antiradicalaire (AAR) ainsi que le ratio de la quantité d’acide caftarique et d’acide chlorogénique par rapport à l’ensemble des acides phénols détectés en CLHP, soit PCAFT et PCHLO, respectivement. A partir d’une carte de référence, une carte génétique spécifique a été établie : sur les 9 groupes de liaison, 142 marqueurs moléculaires (SSR, AFLP, SSCP et HRM), dont 16 gènes candidats, ont été cartographiés. Vingt QTL ont alors été détectés : 1 pour ACAFT (R² = 16,4%), 3 pour ACHLO (R² = 50%), 2 pour ACHIC (R² = 13,9%), 4 pour AAR (R² = 31%) et 5 pour PACFT (R² = 44%) et PCHLO (R² = 61%). Parmi eux, 8 QTL co-localisent avec 7 gènes candidats codant des enzymes impliquées dans le métabolisme des phénylpropanoïdes. Les résultats de cette étude nous ont permis de fournir pour la première fois des éléments sur le contrôle génétique des acides phénols majeurs détectés sans les feuilles de chicorée, notamment l’acide chicorique et caftarique qui ne sont accumulés que chez quelques espèces.

mots clés

• Polyphenols

Titre traduit

Genetic analysis of caftaric, chlorogenic and chicoric metabolism in Cichorium intybus L. : qTL and candidate genes mapping

Résumé

Secondary metabolism corresponds to a class of compounds allowing plants to survive in their environment. Among these molecules, polyphenols display widely studied antioxidant properties. The aim of this work was to study the genetic control of biosynthesis of polyphenols detected in chicory leaf tissue, using a QTL (Quantitative Trait Loci) analysis approach based on a F1’ progeny. First, a high-throughput protocol was set up and permit us to identify caftaric acid, chlorogenic acid and chicoric acid. In this context, 201 individuals from the F1’ progeny were phenotyped for caftaric, chlorogenic and chicoric acid amounts (respectively ACAFT, ACHLO, ACHIC), the total amount for these three molecules (ATOT), the radical scavenging ability (AAR), the ratio between the caftaric acid or chlorogenic acid and the entire phenolic acids detected (PCAFT and PCHLO, respectively). A specific genetic map was established from a previous map already published. Using SSR, AFLP, SSCP, HRM polymorphism, 142 markers covered the nine linkage groups of this map and among them, 16 candidate genes. Altogether, 20 QTLs were then detected: 1 for ACAFT (R² = 16,4%), 3 for ACHLO (R² = 50%), 2 for ACHIC (R² = 13,9%), 4 for AAR (R² = 31%) et 5 for PACFT (R² = 44%) and PCHLO (R² = 61%). Eight QTLs co-localised with 7 encoding-enzymes genes involved in the phenylpropanoid pathway. This study is the first step toward understanding the genetic control of the main phenolic acids in chicory leaves, particularly caftaric and chicoric acid, only synthesised in few species.