Estimation de la valeur génétique de pommiers hybrides pour plusieurs caractères d'intérêt agronomique sur la base de leur apparentements

Estimating genetic values of apple hybrids from their pedigree and combining agronomic traits of interest

• Auteur / Autrice : Alix Allard
• Direction : Evelyne Costes, François Laurens
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : BIDAP - Biologie, Interactions, Diversité Adaptative des Plantes
• Date : Soutenance le 22/03/2016
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Amélioration Génétique et Adaptation des Plantes/UMR AGAP Montpellier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Evelyne Costes, François Laurens, Alain Charcosset, Andrea Patocchi, Jacques David, Christelle Pitiot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Charcosset, Andrea Patocchi

Mots clés

Mots clés libres

Pommier

Apparentement

Valeur génétique

Multi-Caractère

Qtl

Apple tree

Relationship

Breeding value

Multi-Trait

Qtl

Résumé

Chez le pommier, la sélection porte principalement sur des traits majeurs tels que la qualité du fruit, la résistance aux maladies, et le rendement. D’autres caractères secondaires prennent aujourd’hui de l’importance car ils sont liés à des risques agronomiques et adaptatifs. Ainsi, la régularité de production est gérée par l’éclaircissage manuel ou chimique, mais la volonté de réduire l’utilisation de produits phytosanitaires requiert de nouvelles méthodes de gestion. La sélection de variétés régulières est une solution envisagée. Par ailleurs, il a été montré que le changement climatique entraîne des perturbations de la floraison chez le pommier dans les climats doux qui pourraient s’étendre à l’avenir à d’autres zones géographiques. Ce risque pourrait être limité par la sélection de variétés adaptées. Les objectifs de sélection chez le pommier sont donc multiples et portent sur des caractères de nature différente. Le premier objectif de la thèse a été d’étudier les déterminismes génétiques de la régularité et de la date de floraison dans un dispositif multi-population. Le deuxième objectif a été d’intégrer plusieurs caractères majeurs et secondaires dans un idéotype prédéfini et d’estimer des valeurs génétiques multi-caractères avec des indices de sélection.Le dispositif expérimental était composé de cinq familles en ségrégation dont les parents sont reliés par leur pedigree. Des cartographies de QTL ont été réalisées grâce à un modèle bayésien permettant de prendre en compte les apparentements, le Pedigree Based Analysis (PBA). Ces analyses ont été réalisées avec d’une carte génétique intégrée composée d’environ 7000 SNPs issus d’une puce à 20 000 SNPs. Le modèle Bayésien de détection de QTLs a aussi permis de calculer des valeurs génétiques basées soit sur l’intégralité du génome ou seulement sur les QTLs détectés. Plusieurs caractères majeurs et secondaires ont été intégrés dans un idéotype prédéfini, et leurs corrélations analysées. Des valeurs génétiques multi-caractères ont été estimées avec des indices de sélection sur la base de l’idéotype afin d’identifier les meilleurs individus.Les analyses QTL sur la phénologie de la floraison ont permis l’identification de plusieurs QTLs robustes sur les groupes de liaison (LG) 7, 10, 12, et 9. Plusieurs gènes candidats ont été cartographiés sous ces QTLs : un homologue du gène FT sous le QTL du LG12, un homologue d’AGL24 sous le QTL du LG9 et deux gènes DAM sous deux QTLs mineurs sur les LG8 et LG15. Pour la régularité de production, plusieurs indices mesurés à l’échelle de la pousse annuelle ont été élaborés et utilisés comme prédicteurs du comportement global de l’arbre. De plus, les analyses QTL ont révélé plusieurs QTLs déjà identifiés dans des études précédentes sur les LG4, 8 et 10, mais aussi de nouveaux QTL sur les LGs 5 et 7. Les corrélations entre traits couplées à l’idéotype choisi ont permis de révéler des synergies et des antagonismes qui doivent être pris en compte pour atteindre les objectifs de sélection. Enfin, l’estimation de valeurs génétiques multi-caractères des individus sur la base des marqueurs moléculaires vise à ouvrir la perspective d’une stratégie de sélection génomique multi-caractères combinant caractères primaires et secondaires.

In apple tree, major traits considered in breeding are fruit quality, disease resistance, yield and its regularity. Other secondary characters are becoming important because they are linked to agronomical and adaptive risks. Yield regularity is managed by chemical and hand thinning, but the will to reduce the use of chemical products requires new yield management methods. Breeding regular varieties is considered as one of the solutions. Besides, it has been shown that climate changing is responsible for problematic behavior during flowering in warm climates and that it could be extended to cooler regions. This risk could be limited by breeding of adapted varieties. Breeding goals in apple are numerous and characters of different nature are considered. The first objective of this work was to study the genetic determinism of fruit bearing habit and flowering time in a multi-parental population. The second objective was to integrate several characters, major and secondary, in a pre-defined ideotype and to estimate multi-character breeding values with selection indexes.The experimental design was composed by five segregation families related by their pedigree. QTLs mapping studies were realized with a Bayesian method that takes into account relationships, this method was called Pedigree Based Analysis (PBA). These analyses were realized with an integrated genetic map composed of 7000 SNPs scored from a 20 000 SNP array. The Bayesian method also allowed the computation of breeding values, either based on QTLs detected or on genome wide markers’ effect. Several major and secondary characters were integrated in a predefined ideotype, and their correlations were studied. Multi-character genetic values were estimated with selection indexes in order to identify the best individuals.QTL analyses on budbreak and flowering time revealed several strong QTLs on linkage groups (LG) 7, 10, 12, and 9. Several candidates genes were mapped under several QTL: a FT homolog was mapped under QTL on LG12, an AGL24 homolog was mapped under LG9 QTL and two DAM-genes were mapped under two minors QTLs on LG8 and LG15. Concerning fruit bearing habit, several annual shoot scale indexes were elaborated and used as prediction of global tree habit. In addition, QTL mapping analyses revealed already known QTLs on LG4, 8, and 10, and new QTL on LG 5 and 7. Correlations between traits coupled to the ideotype revealed synergies and antagonisms between traits that need to be taken into account in order to reach the breeding goals. Finally, the estimation of multi-character breeding values based on molecular markers give perspectives for multi-character genomic selection combining primary and secondary characters.